基于相位敏感光時域反射計的多功能光纖安防系統(tǒng)實用化技術研究.pdf

1、分布式光纖傳技術是將光纖同時作為傳輸和傳感介質的一種傳感技術，能對待測參量進行遠程實時監(jiān)測?；诜植际焦饫w傳感的周界安防系統(tǒng)是新一代安防系統(tǒng)，與傳統(tǒng)機電類安防系統(tǒng)相比，具有靈敏度高、體積小、重量輕、抗電磁輻射能力強等優(yōu)點，可應用于多種惡劣環(huán)境。普通分布式光纖安防系統(tǒng)，例如基于 M-Z、Sagnac等干涉型光纖傳感系統(tǒng)，通常只能實現(xiàn)單點檢測。為實現(xiàn)多入侵點的同時檢測和定位，本文開展了基于相位敏感光時域反射計(Φ-OTDR)的多功能光纖安防

2、系統(tǒng)研究。作為一種新型安防檢測系統(tǒng)，其不僅具備多點入侵同時檢測和定位能力，而且具有隱蔽性好，定位精確，適宜長距離大范圍監(jiān)測等優(yōu)點，在安防領域有著廣闊的應用前景。
　　本文對基于Φ-OTDR的多功能光纖安防系統(tǒng)的實用化技術進行研究，主要工作分以下幾方面：
　　(1)分別講述了基于OTDR和基于干涉儀原理的分布式光纖傳感技術的研究現(xiàn)狀，并比較了兩種傳感技術的差異；深入分析了結合OTDR和干涉原理的Φ-OTDR系統(tǒng)所具有的獨特優(yōu)勢

3、和發(fā)展前景。
　　(2)介紹了光纖中的光散射現(xiàn)象，分析了Φ-OTDR系統(tǒng)的檢測和定位原理，結合光纖后向散射離散模型和蒙特卡羅方法對系統(tǒng)進行了理論分析和仿真模擬。
　　(3)研究了激光器線寬、累加平均次數(shù)、脈沖寬度以及入侵信號對系統(tǒng)性能的影響。首先，發(fā)現(xiàn)了噪聲隨累加平均次數(shù)增加而呈現(xiàn)出先快后慢的衰減趨勢，信噪比隨脈沖寬度的增大而先增后減的規(guī)律。然后，研究得出信噪比和定位精度隨入侵信號相位呈周期性的變化規(guī)律，以及入侵信號頻率對系

4、統(tǒng)漏報率的影響。最后，針對系統(tǒng)中存在的一些缺陷提出了初步的解決方案并進行了實驗研究。
　　(4)搭建了一套多功能光纖安防系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)中各器件的參數(shù)和選型要求，進行了多點入侵檢測實驗。實驗中將溫度補償光纖光柵引入到該系統(tǒng)，并采用了多種軟件濾波技術。在15km的光纖上實現(xiàn)了4個擾動點的同時檢測和定位，達到了8m的空間分辨率，15dB的信噪比和2m的定位精度，是迄今為止國際已知報道中最多的擾動同時定位點數(shù)。最后提出了一種實用化多功能