定位型光纤周界传感器

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光纤周界传感可以分为两大类:区域型和定位型。本文的主要研究内容是基于Mach-Zehnder干涉仪方案的定位型光纤周界传感器。  首先,对光纤周界传感器的研究现状进行了介绍。  然后,列举了各种不同技术方案的定位型光纤周界传感器并做了简要分析。光纤干涉仪是如今最为成熟的分布式定位型光纤周界传感方案,OTDR技术也是人们正在研究的比较有潜力的方案。OTDR技术相对成本比较高,技术复杂度也比较高,目前尚无成熟的产品。基于光纤干涉仪的方案主要有两种:Sagnac干涉仪和Mach-Zehnder干涉仪。其中Mach-Zehnder干涉仪方案技术复杂度相对较低,是目前最成熟的方案,其技术上的难点在于后续的信号处理。因此本论文周界系统采用了基于双Mach-Zender干涉仪的方案。利用该系统检测入侵事件的发生,并根据互相关算法得出事件发生的位置。  本论文的主要研究内容包括:  (1)硬件系统的设计。  硬件系统主要基于双Mach-Zehnder干涉仪,其中包括双芯光缆,激光器,耦合器,单向器,光电探测模块和采集卡等元器件,当有一振动信号作用在光纤上时,传输光发生相位调制,继而带有振动源信息的信号被光电探测器接收,最后由被采集卡收集。  (2)软件设计。  整个系统最重要的是对数据的处理,其过程为,首先采用计算全变差来设定阈值,判定振动事件的发生,然后利用小波变换对信号进行压缩,去噪,最后利用互相关运算对信号源进行进行定位等。  在实际的振动信号检测中,光纤长度为1公里时,实现的定位精度为±20m。
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