基于Mach-Zehnder分布式光纤传感器的定位技术研究

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光纤传感器是以光纤作为传输媒介与敏感元件,光波信号作为信号载体,利用光纤中的光波参数如相位j等随外界被测物理量变化而变化,通过检测光纤中光波参数的变化达到检测外界被测物理量的目的。此传感器具有抗电磁干扰、安全可靠、耐腐蚀、灵敏度高,测量对象广泛、成本低、重量轻等优点,所以近年来一直备受关注。其中干涉型分布式光纤传感器的灵敏度最高,并把它应用于居民小区内的周界防范,对入侵行为产生的干扰进行定位及监测,可以解决传统的安全监控系统安全性低、易遭人破坏、易受电磁干扰、探测范围小等缺点。本文主要研究基于马赫-泽德分布式光纤传感系统的定位技术,针对居民小区内的非法入侵提供报警及入侵的准确位置。本文以马赫-泽德分布式光纤传感器为基础,自主研发了一套光电转换电路及预处理电路,并采用DSP2812嵌入式处理器对入侵干扰的定位进行了研究。本文首先分析了马赫-泽德干涉仪如何实现干涉的原理及如何进行传感的原理,最后介绍了利用马赫-泽德分布式光纤传感器如何对入侵信号进行定位,并且根据定位原理的推导,得出求取两信号时间差的关键是利用互相关算法得到互相关序列中最大值所对应的序号,然后深入分析了定位算法及定位算法的优化,创新性的提出能够判断是否为入侵干扰信号的算法,以满足实时监测的要求。在硬件方面,以PIN光电二极管作为光电转换装置,搭建了光电转换电路及预处理电路,采用DSP2812作为嵌入式处理器,负责干涉信号的采集及定位算法的运算。软件方面,以CCS3.3作为开发工具,编写了AD采集程序、事件发生检测算法程序及定位算法程序。最后搭建了定位系统平台,在DSP2812核心板上实现对入侵干扰的定位,并详细分析了实验数据。本文在定位算法前,进行事件发生检测算法,有利于过滤无用信号,减轻DSP负担,提高系统准确性及入侵报警准确性。同时由于对定位算法进行了优化及采用了DSP2812,大大提高了运算速度,可以满足光纤传感器系统实时监测的要求。
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