CN105182435A - 基于保偏光纤的分布式多点入侵检测*** - Google Patents

基于保偏光纤的分布式多点入侵检测*** Download PDF

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李明
佟有万
祝宁华
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Abstract

一种基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，包括：一电脉冲信号发生器，产生脉冲电信号；一宽谱光源，产生探测光脉冲信号，其输入端与电脉冲信号发生器的输出端连接；一偏振控制器，其输入端与宽谱光源的输出端连接；一光纤环形器，其端口1与偏振控制器的输出端连接；一光纤起偏器，其输入端与光纤环形器的端口2连接；一保偏传感光纤，其一端与光纤起偏器的输出端连接；一光电探测器，其输入端与光纤环形器的端口3连接；一数模转换器，其输入端与光电探测器的输出端连接；以及一计算机，其输入端与数模转换器的输出端连接。本发明具有***结构简单稳定，信噪比高等优点。

Description

基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***
技术领域
本发明涉及光纤OTDR传感应用领域，尤其涉及一种基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***。
背景技术
目前为止，基于P-OTDR技术的光纤入侵检测***中，主要有两种结构形式。第一种是采用完整式P-OTDR结构的***。该种***结构比较复杂，需要采用不同偏振态的光作为探测光脉冲，而且在检测过程当中需要测量光纤中瑞利散射光的四个斯托克斯参量，因而***复杂度较高，并且信噪比相对较低。但是该种***能够检测同时发生在传感光纤沿线的多个入侵事件并且对其进行定位。另外一种是采用非完整式P-OTDR结构的***。该种***只需要向传感光纤当中入射一种稳定偏振状态的光作为探测光脉冲，并且只需要测量光纤当中瑞利散射光在某一个线偏振方向上分布的能量的多少即可。该种***结构简单，信噪比较高，但是只能探测并且定位在传感光纤沿线的第一个入侵事件。
基于以上两项技术的优缺点，我们急需要提出一种既能够检测并且定位传感光纤沿线同时发生的多个入侵事件，并且又具有***结构简单，信噪比高，成本低廉的技术手段。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，本***采用非完整式P-OTDR结构，具有***结构简单稳定，信噪比高等优点，并且通过探测外界压力所引起的保偏光纤当中的偏振模耦合来探测并定位传感光纤沿线同时发生的多个入侵事件。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，包括：
一电脉冲信号发生器，产生脉冲电信号；
一宽谱光源，产生探测光脉冲信号，其输入端与电脉冲信号发生器的输出端连接；
一偏振控制器，其输入端与宽谱光源的输出端连接；
一光纤环形器，其端口1与偏振控制器的输出端连接；
一光纤起偏器，其输入端与光纤环形器的端口2连接；
一保偏传感光纤，其一端与光纤起偏器的输出端连接；
一光电探测器，其输入端与光纤环形器的端口3连接；
一数模转换器，其输入端与光电探测器的输出端连接；以及
一计算机，其输入端与数模转换器的输出端连接。
本发明的有益效果是，本***采用非完整式P-OTDR结构，具有***结构简单稳定，信噪比高等优点，并且通过探测外界压力所引起的保偏光纤当中的偏振模耦合来探测并定位传感光纤沿线同时发生的多个入侵事件。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明传感光纤铺设方式示意图；
图3是本发明使用场景示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明提供一种基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，包括：
一电脉冲信号发生器1，产生脉冲电信号；
一宽谱光源2，产生探测光脉冲信号，其输入端与电脉冲信号发生器1的输出端连接，该宽谱光源2为直接调制超辐射发光二极管；
一偏振控制器3，其输入端与宽谱光源2的输出端连接；
一光纤环形器4，其端口1与偏振控制器3的输出端连接；
一光纤起偏器5，其输入端与光纤环形器4的端口2连接，该光纤起偏器5的尾纤采用保偏光纤，使得线偏振光脉冲能量能够全部只沿(后叙的)保偏传感光纤6的快轴或者慢轴输入；
一保偏传感光纤6，其一端与光纤起偏器5的输出端连接，该传感光纤采用保偏传感光纤6，当有入侵事件发生时，由于外界对保偏光纤施加的压力，导致保偏传感光纤6的偏振模耦合系数增大，从而使得光脉冲的能量在两个偏振光轴之间产生交换，导致OTDR曲线的下降；
一光电探测器7，其输入端与光纤环形器4的端口3连接；
一数模转换器8，其输入端与光电探测器7的输出端连接；以及
一计算机9，其输入端与数模转换器8的输出端连接。
本发明具有以下方式：
(1)***工作方式
一种基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，该***由电脉冲信号发生器、直接调制超辐射发光二极管偏振控制器、光纤环形器、光纤起偏器、保偏传感光纤、光电探测器、数模转换器和个人计算机组成；其中电脉冲信号发生器产生脉冲电信号，用以触发直接调制超辐射发光二极管，使其产生探测光脉冲信号，该探测光脉冲信号通过偏振控制器后进入光纤环形器1端口后从2端口输出并通过光纤起偏器，其中偏振控制器的作用在于调节探测光脉冲的偏振态使探测光脉冲通过光纤起偏器后保持较大输出功率，并且光纤起偏器的尾纤采用保偏光纤，光纤起偏器输出的光进入保偏传感光纤的一个偏振光轴，保偏传感光纤输入偏振光轴中的光在其中传播时，由于瑞利散射会产生背向散射的光能量，该部分光能量沿入射的偏振光轴通过光纤起偏器后进入光纤环形器的2端口并从3端口输出进入光电探测器。光电探测器输出的电信号被数模转换器数字化后上传到个人计算机中进行数字信号处理。
适当调节探测光脉冲输出的周期使其小于光脉冲在整条传感光纤链路中往返的时间。计算机与控制超辐射发光二极管的电脉冲发生器之间保持同步，以通过模数转换器输出的数字化的光电探测器输出电信号来准确绘制出OTDR曲线。***连续工作，每个一个固定的时间段便采集出一条OTDR曲线，并且将相邻两个时间段中采集处的OTDR曲线进行比较，设定一定的阈值，如果两条曲线的差值中有点高于该阈值则认为入侵事件发生并且通过该点所对应的时间点推导出该入侵事件发生位置距离***的距离。
(2)传感光纤铺设方式
一种基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，该***采用保偏光纤作为传感光纤。在所需要进行传感的地方将保偏光纤采用图2所示的方式对其进行封装。在图2中，1表示钢板，用以作为底板；2表示光纤护套；3表示保偏光纤裸纤；4表示一种复合材料，用以保护裸纤并且将施加在复合材料上的力传递给保偏光纤。
(3)***应用场景
一种基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，该***的应用场景如图3所示。在图3中，1表示入侵者；2表示布防区周围的墙体或者栅栏；3表示光缆；4表示图2所示的对保偏光纤进行的封装。当入侵者想要翻越布防区的墙体或者栅栏的时候，会对传感光纤产生压力，从而改变该位置处的保偏光纤的偏振模耦合系数，进而引起OTDR曲线的下降，最终被***检测到。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，包括：
一电脉冲信号发生器，产生脉冲电信号；
一宽谱光源，产生探测光脉冲信号，其输入端与电脉冲信号发生器的输出端连接；
一偏振控制器，其输入端与宽谱光源的输出端连接；
一光纤环形器，其端口1与偏振控制器的输出端连接；
一光纤起偏器，其输入端与光纤环形器的端口2连接；
一保偏传感光纤，其一端与光纤起偏器的输出端连接；
一光电探测器，其输入端与光纤环形器的端口3连接；
一数模转换器，其输入端与光电探测器的输出端连接；以及
一计算机，其输入端与数模转换器的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，其中该宽谱光源为直接调制超辐射发光二极管。
3.根据权利要求1所述的基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，其中光纤起偏器的尾纤采用保偏光纤，使得线偏振光脉冲能量能够全部只沿保偏传感光纤的快轴或者慢轴输入。
4.根据权利要求1所述的基于保偏光纤的分布式多点入侵检测***，其中传感光纤采用保偏传感光纤，当有入侵事件发生时，由于外界对保偏光纤施加的压力，导致保偏传感光纤的偏振模耦合系数增大，从而使得光脉冲的能量在两个偏振光轴之间产生交换，导致OTDR曲线的下降。
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