基于双Mach-Zehnder分布式光纤周界及其定位技术研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:danfengtaoyang
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随着经济的发展、社会的进步,人们的安全防范意识越来越强。与此同时,不法分子采用的犯罪手段也更加复杂化和智能化。传统的周界安防手段由于自身局限性越来越难以满足人们对生命和财产安全的需求。基于分布式光纤传感器的周界安防系统以其高响应度、高准确报警率及高定位精度的优势逐渐成为研究的热点。本文主要探讨基于双Mach-Zehnder干涉仪的周界安防系统的原理、结构以及实现,并使用LabVIEW开发软件程序搭建实际的安防系统,旨在为分布式光纤周界安防系统的产业化贡献一份力量。主要成果有:1.通过搜集、整理大量的文献及书籍,简单了解了干涉型光纤传感技术的发展及现状以及几种目前比较常见的干涉型光纤传感器,并且着重学习了Mach-Zehnder干涉仪的调制原理、正交工作状态原理以及基于2×2耦合器和基于3×3耦合器的相位解调原理。2.在系统学习理论知识以及借鉴Mach-Zehnder干涉仪的结构的基础上提出了基于双Mach-Zehnder干涉仪的周界安防系统,详细介绍了系统的结构以及扰动定位的原理和实现。并且系统的分析了影响系统稳定性以及定位精度的因素。3.为了验证所提出的周界安防系统的可行性,系统的学习了 LabVIEW开发平台的使用及特性,并使用LabVIEW开发平台开发了一套仿真模块:正交偏置工作状态仿真模块、基于2×2耦合器的相位解调仿真模块、基于3×3耦合器的相位解调仿真模块以及互相关函数定位仿真模块。通过仿真分析,验证了系统的可行性。4.在仿真分析的基础上,搭建了实际周界安防系统并使用LabVIEW开发平台开发系统的用户界面以及数据处理模块,并通过搭建20km长距离周界安防实验分析系统的误报率以及定位精度。通过对实验数据的分析,系统的误报率仅为1%,20km传感距离下绝对定位误差为:46.04m。基本达到实验预期,工程应用方面具有借鉴价值。5.论文的最后系统的总结了所提出的周界安防系统的优势与不足,并且对下一步的工作进行了展望。
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