专利名称：基于单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统，适用于光纤传感、光纤通信等领域。
背景技术：
现代周界安防系统应用于军事重地、银行、博物馆、机场等高保密要求或大范围周界安全需求的区域，对于及时发现和定位入侵行为具有重要的现实意义。目前，基于光纤的周界安防系统主要有如下方法光功率损耗法、光时域反射法、萨格奈克干涉场法、光纤光栅反射波长偏移法。光功率损耗法是通过实时监测被测光纤接收端的光功率变化来达到识别干扰信号的目的，这种方法精度低而且不能准确定位；光时域反射法是利用光的后向散射和菲涅尔反射原理，接受反向散射光，利用距离和时间的关系探测出光纤扰动的位置，这种方法测量信号很微弱，不适用动态检测，而且其成本较高；萨格奈克干涉场法是利用光缆中的两根光纤构成萨格奈克干涉场来检测干扰信号，这种方法需要两根光纤，随着传输距离的增加，光纤的损耗双倍增加，准确率大大降低；光纤光栅反射波长偏移法，目前这一方法使用较多，如专利201010147787. 6、专利200810157485. X、专利200910243040. 8等，这种方法需要精确测量光纤光栅反射波长的变化量，精度低、结构复杂且成本较高。通过深入研究，了解到目前基于光纤光栅的周界安防系统存在测量信号微弱、信号解调复杂、系统造价昂贵等缺点。专利200310111529. 2提出一种大容量编码式光纤光栅传感监测系统，该装置需要对光纤光栅反射波长进行编码，这种方法信号处理系统结构复杂、成本较高。专利201010237638. 9提出一种基于光纤光栅的监测系统，该装置采用光纤光栅反射波长相同，反射率不同，仅通过功率的波动对入侵信号进行识别和定位，这种方法精度低，且需要初始设置。专利02115542. 9提出一种全同光纤光栅温度监测报警系统，该装置采用多个相同的光纤光栅，制作较为复杂，同时未能准确定位。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统。本发明的技术方案一种单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统，该系统多波长光源的输出端接相位调制器的输入端，相位调制器的输出端接Y分支器的第一分支，Y分支器的第二分支接分波器的输入端，Y分支器的第三分支接光纤的一端，敲击信号施加在光纤上，分波器的输出接光电探测器输入端，光电探测器的输出接放大电路的输入端，放大电路的输出接信号处理�？榈氖淙攵耍藕糯砟？榈囊桓鍪涑龆私酉圆荒？椋硪桓鍪涑龆私友锷鳎� 首先在光纤中写入反射波长为W……An的光纤光栅，光纤光栅之间距离可根据实际适用情形选取，可以相等也可以不相等，光源发出的光经相位调制器调制后通过分支器入射到光纤上，经过光纤光栅W……入 反射回来，反射回来的光再次通过耦合器到达分波器，波长为X1X2……Xn的光干涉模式沿着光纤分布，在稳定状态下干涉模式不会改变，光电探测器检测到同样强度的光，若对第i个光纤光栅与第i-1个光纤光栅之间施加一个干扰信号，此时光电探测器就会检测到波长为Xi-* X n的光强发生变化,而波长为入r** \ i-1的光强不发生变化，就可以确定干扰信号施加于第i-1个光纤光栅和第i个光纤光栅之间。光电探测器检测到的光强发生变化，光信号经过光电探测器后变成电信号，再经过放大电路放大后送入信号处理�？椋涑龅男藕磐ü允灸？橄允荆⒔羝敌藕磐ü锷鞔�。Y分支器由三端口耦合器取代，光源的输出端接相位调制器的输入端，相位调制器的输出端接三端口耦合器的第一端口，三端口耦合器的第二端口接分波 器的输入端，三端口耦合器的第三端口接光纤的一端；Y分支器由三端口环形器取代，光源的输出端接相位调制器的输入端，相位调制器的输出端接三端口环形器的第一端口，三端口环形器的第二端口接光电探测器的输入端，三端口环形器的第三端口接光纤的一端。本发明的有益效果本发明提出的单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统能够对各种入侵事件及时识别响应，同时基于光纤的干涉技术，具有长距离监控、高精度定位功能、低能源依赖性、高环境耐受性、抗电磁干扰、抗腐蚀、结构简单、低成本等特性，同时可以根据所需监测区域大�。≡窆庀斯庹ぶ涞木嗬�。例如当本系统应用火情预警时，可以根据房间大小来选择两光纤光栅之间距离，当未发生火灾险情时，波长为W……Xn的光干涉模式沿着光纤分布，干涉模式不会改变，当某一房间位于第i个光纤光栅和第i-i个光纤光栅之间，且其发生火灾险情时，光电探测器就会检测到波长为入，…Xn的光强发生变化，而波长为的光强不发生变化，进而可以确定火情发生的房间，及时采取相应的措施。
图I采用Y分支器的单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统结构示意图。图2采用三端口耦合器的单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统结构示意图。图3采用三端口环形器的单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。实施例一，见图1，一种单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统，该系统的光源I的输出端接相位调制器13的输入端，相位调制器13的输出端接Y分支器的第一分支101，Y分支器的第二分支102接光分波器3的输入端，Y分支器的第三分支103接光纤4的一端，敲击信号5施加在光纤4上,分波器3输出接光电探测器6的输入端,光电探测器6的输出接放大电路7的输入端，放大电路7的输出接信号处理模块8的输入端，信号处理�？�8的一个输出端接显不�？�9,另一个输出端接扬声器10。首先在光纤中写入反射波长为W……An的光纤光栅，光纤光栅之间距离可根据实际适用情形选�。梢韵嗟纫部梢圆坏龋嗖ǔす庠碔发出的光经相位调制器调制后通过分支器入射到光纤上，经过光纤光栅X1X2……X 反射回来，反射回来的光再次通过耦合器到达分波器，波长为X1X2……Xn的光干涉模式沿着光纤分布，在稳定状态下干涉模式不会改变，光电探测器检测到同样强度的光，若对第i个光纤光栅与第i-1个光纤光栅之间施加一个干扰信号，此时光电探测器就会检测到波长为X Xn的光强发生变化,而波长为\ I*** \ i-i的光强不发生变化，就可以确定干扰信号施加于第i-1个光纤光栅和第i个光纤光栅之间。光电探测器检测到的光强发生变化，光信号经过光电探测器后变成电信号，再经过放大电路放大后送入信号处理�？椋涑龅男藕磐ü允灸？橄允荆⒔羝敌� 号通过扬声器传送。本实施例所述的光源为LED光源，光纤长度为5km，光纤光栅之间距离为5m，光纤光栅的反射波长取810nm、819nm、830nm等等，反射率使用范围为0% 100%，本发明取此范围内任意反射率，可以相同，也可以不同，相位调制器的调制频率为100HZ。实施例二，见图2，一种单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统，该系统的光源I的输出端接相位调制器13的输入端，相位调制器13的输出端接三端口耦合器的第一端口21，三端口耦合器的第二端口 22接光分波器3的输入端，三端口耦合器的第三端口 23接光纤4的一端,敲击信号5施加在光纤4上,分波器3的输出端接光电探测器6的输入端,光电探测器6的输出接放大电路7的输入端,放大电路7的输出接信号处理�？�8的输入端，信号处理�？�8的一个输出端接显不�？�9,另一个输出端接扬声器10。首先在光纤中写入反射波长为W……An的光纤光栅，光纤光栅之间距离可根据实际适用情形选�。梢韵嗟纫部梢圆坏龋嗖ǔす庠碔发出的光经相位调制器13调制后通过三端口耦合器入射到光纤上，经过光纤光栅入……入 反射回来，反射回来的光再次通过耦合器到达分波器，波长为KK……Xn的光干涉模式沿着光纤分布，在稳定状态下干涉模式不会改变，光电探测器检测到同样强度的光，若对第i个光纤光栅与第i-1个光纤光栅之间施加一个干扰信号，此时光电探测器就会检测到波长为Xi-* Xn的光强发生变化，而波长为\ I*** \ i-i的光强不发生变化，就可以确定干扰信号施加于第i-1个光纤光栅和第i个光纤光栅之间。光电探测器检测到的光强发生变化，光信号经过光电探测器后变成电信号，再经过放大电路放大后送入信号处理�？椋涑龅男藕磐ü允灸？橄允荆⒔羝敌藕磐ü锷鞔�。本实施例所述的光源为LD光源,光纤长度为30km,光纤光栅之间距离为700m,光纤光栅的反射波长取1310nm、1315nm、1326nm等等，反射率使用范围为0% 100%，本发明取此范围内任意反射率，可以相同，也可以不同，相位调制器的调制频率为1000HZ。实施例三，见图3，一种单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统，该系统多波长光源I的输出端接相位调制器13的输入端，相位调制器13的输出端接接三端口环形器的第一端口 111，三端口环形器的第二端口 112接分波器3的输入端，三端口环形器的第三端口113接光纤4的一端,敲击信号5施加在光纤4上,分波器3的输出端接光电探测器6的输入端，光电探测器6的输出接放大电路7的输入端,放大电路7的输出接信号处理�？�8的输入端，信号处理模块8的一个输出端接显不�？�9,另一个输出端接扬声器10。首先在光纤中写入反射波长为W……An的光纤光栅，光纤光栅之间距离可根据实际适用情形选取，可以相等也可以不等，多波长光源I发出的光经相位调制器13调制后通过三端口环形器入射到光纤上，经过光纤光栅W......X n反射回来，反射回来的光再次通过耦合器到达分波器，波长为X1X2……Xn的光干涉模式沿着光纤分布，在稳定状态下干涉模式不会改变，光电探测器检测到同样强度的光，若对第i个光纤光栅与第i-1个光纤光栅之间施加一个干扰信号，此时光电探测器就会检测到波长为Xi-* Xn的光强发生变化，而波长为\ I*** \ i-i的光强不发生变化，就可以确定干扰信号施加于第i-1个光纤光栅和第i个光纤光栅之间。光电探测器检测到的光强发生变化，光信号经过光电探测器后变成电信号，再经过放大电路放大后送入信号处理�？椋涑龅男藕磐ü允灸？橄允荆⒔羝敌藕磐ü锷鞔�。本实施例所述的光源为ASE宽带光源，光纤长度为100km，光纤光栅之间距离为980m，光纤光栅反射波长取1550nm、1559nm、1570nm等等，反射率使用范围为0% 100%，本发明取此范围内任意反射率，可以相同，也可以不同，相位调制器的调制频率为2000HZ。本发明的光源可以使用C、L、0、E波段的多波长光源，光纤光栅之间距离和反射波长可以根据实际适用情形选�。褂玫钠骷惺燮骷Ｉ鲜瞿谌萁鍪嵌员痉⒚鹘霞� 实施例的详细说明，而本发明的保护范围并不限于上述内容，本领域的技术人员可以根据本方明的思想，对本发明进行各种变形和修饰，这些应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统，其特征在于该安防系统的多波长光源(I)的输出端接相位调制器(13)的输入端，相位调制器(13)的输出端接Y分支器的第一分支(101)，Y分支器的第二分支(102)接分波器(3)的输入端，Y分支器的第三分支(103)接光纤(4)的一端,在光纤中写入光纤光栅W...... Xn，其反射波长分别为W......Xn，敲击信号(5)施加在光纤⑷上,分波器(3)的输出接光电探测器(6)的输入端，光电探测器(6)输出端接放大电路(7)输入端，放大电路(7)的输出接信号处理�？�(8)的输入端，信号处理�？�(8)的一个输出端接显不模块(9),另一个输出端接扬声器(10)。
2.根据权利要求I所述的基于单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统，其特征在于Y分支器由三端口耦合器取代，光源(I)的输出端接相位调制器(13)的输入端，相位调制器(13)的输出端接三端口耦合器的第一端口(21)，三端口耦合器的第二端口(22)接分波器(3)的输入端，三端口耦合器的第三端口(23)接光纤(4)的一端。
3.根据权利要求I所述的基于单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统，其特征在于Y分支器由三端口环形器取代，光源(I)的输出端接相位调制器(13)的输入端，相位调制器(13)的输出端接三端口环形器的第一端口(111)，三端口环形器的第二端口(112)接分波器(3)的输入端，三端口环形器的第三端口(113)接光纤(4)的一端。
全文摘要
一种基于单光纤和单光纤光栅光缆周界安防系统，适用于光纤通信、光纤传感等领域。该系统的光源(1)的输出端接相位调制器(13)的输入端，相位调制器的输出端接Y分支器的第一分支(101)，Y分支器的第二分支(102)接分波器(3)的输入端，Y分支器的第三分支(103)接光纤(4)的一端，敲击信号(5)施加在光纤上，分波器(3)的输出端接光电探测器(6)输入端，光电探测器的输出端接放大电路(7)的输入端，放大电路的输出端接信号处理�？�(8)的输入端，信号处理模块的输出端接显示�？�(9)和扬声器(10)。该系统结构简单，易于实现，仅需要单根光纤就可以构成干涉场来检测和定位入侵信号。
文档编号G01V8/10GK102646308SQ20121011753
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者宁吉粤, 李超, 裴丽 申请人:北京交通大学
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