基于布里淵光時域分析技術的圍欄入侵檢測方法的研究.pdf

1、基于布里淵光時域分析（Brillouin Optical Time Domain Analysis，BOTDA）技術的傳感器具有檢測距離長，測量精度高，抗外界干擾能力強等優(yōu)勢，而圍欄入侵檢測系統(tǒng)在周界安防領域有著廣闊的應用前景，因此，研究基于 BOTDA圍欄入侵檢測系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。本論文通過查閱國內(nèi)外文獻和調(diào)研重要場所的周界安防中的圍欄入侵檢測技術的現(xiàn)狀后，結合受激布里淵散射獨特的優(yōu)點，設計了一種基于BOTDA圍欄入侵檢測系統(tǒng)，

2、該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)BOTDA分布式光纖傳感器測量耗時多，檢測反應慢的缺點，并創(chuàng)新地提出了重心頻率的算法，對幾種圍欄入侵的檢測方法（以檢測光纖應變?yōu)槔┻M行了深入研究，最后通過相關實驗驗證了該系統(tǒng)對圍欄入侵檢測的可行性。本論文主要研究內(nèi)容如下：
　　1.簡要介紹了布里淵散射理論，分析了光纖的傳感機理，重點分析了布里淵頻移和布里淵光功率與光纖應變的關系，為本論文的系統(tǒng)設計奠定了理論基礎；
　　2.重點研究了實驗傳感數(shù)據(jù)處理方法和系

3、統(tǒng)中的軟件設計方案，介紹了均值濾波對傳感信號處理的原理，分析了布里淵頻移擬合與尋峰技術；接著重點分析了布里淵頻移檢測法和重心頻率檢測法的檢測原理；最后簡要分析了系統(tǒng)性能指標，包括系統(tǒng)信噪比、傳感精度和空間分辨率，為后續(xù)的實驗研究指明了方向；
　　3.設計并搭建了基于BOTDA圍欄入侵檢測系統(tǒng)。首先利用光譜分析儀獲取+1階的邊帶光波構成了增益型的BOTDA系統(tǒng)；接著通過RS232串口通信顯示界面發(fā)送指令和采集界面的初始化設置獲取到了

4、實驗所需的原始光信號；然后利用VC++中的 MFC模塊設計程序?qū)崿F(xiàn)了對實驗數(shù)據(jù)的采集和傳感信號的顯示；接著運用布里淵頻移檢測法、重心頻率檢測法以及原始光信號強度檢測法分別對光纖應變檢測實驗并對相應的檢測結果進行了分析。
　　4.對本系統(tǒng)性能指標做了相關測試和分析，得到本系統(tǒng)的傳感精度為25 g，實驗測定的布里淵頻移應變系數(shù)為0.5983 MHz/g，系統(tǒng)的空間分辨率為4m。最后提出了閾值法、譜分析法來對圍欄入侵的檢測方法，并給出了