專利名稱：基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)，涉及機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量、沖 擊的測(cè)量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
區(qū)域的安全防范一直以來都是一個(gè)重要的問題，諸如軍事基地、機(jī)場(chǎng)、軍械庫(kù)、油 庫(kù)、油氣管道場(chǎng)站和住宅小區(qū)等，對(duì)這些區(qū)域的有效防護(hù)至關(guān)重要。目前主要的區(qū)域入侵防范技術(shù)有基于電的和基于光的兩大類；基于電的技術(shù)主要有高壓電網(wǎng)技術(shù)、泄漏電纜技術(shù)等。在某些重要區(qū)域邊界上設(shè) 置了高壓電網(wǎng)，能在一定程度上對(duì)入侵者形成威懾，但高壓電網(wǎng)存在安全性差、不具備聯(lián)動(dòng) 報(bào)警功能；使用輻射電磁場(chǎng)的泄漏電纜進(jìn)行入侵探測(cè)時(shí)，容易受到雷電等強(qiáng)電磁環(huán)境干擾 而增加系統(tǒng)誤報(bào)?；诠獾募夹g(shù)主要有紅外線對(duì)射報(bào)警技術(shù)、攝像頭監(jiān)視技術(shù)、光纖成像入侵探測(cè) 技術(shù)和光纖傳感的入侵探測(cè)技術(shù)等。其中紅外對(duì)射報(bào)警技術(shù)中紅外激光束難以準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)受 光器的微小靶心，尤其在雨天和霧霾天氣時(shí)，會(huì)因雨水、霧霾的折射使激光束傳播方向產(chǎn)生 偏差，晴朗天氣時(shí)如有落葉、小動(dòng)物等障礙物阻擋對(duì)射途徑時(shí)就會(huì)引發(fā)系統(tǒng)報(bào)警，而且因不 具備一定的隱蔽性使得入侵者極易繞開對(duì)射路徑，造成報(bào)警器失效；對(duì)布設(shè)方式的要求也 較高，一般僅適用于短距離的平坦區(qū)域。攝像頭監(jiān)視技術(shù)是目前采用的較多的一種入侵監(jiān)測(cè)模式，攝像頭監(jiān)視由于具有較 窄的視野特別是在攝像頭側(cè)后面的盲區(qū)常常被攀越，而且攝像頭監(jiān)視也常常受到天氣的影 響而失效。光纖成像入侵探測(cè)技術(shù)是基于光波在多模光纖中由于不同傳輸模式之間的干涉 形成散斑，散斑圖像隨外界擾動(dòng)發(fā)生變化，該方式容易受到環(huán)境影響形成誤報(bào)。光纖傳感的入侵探測(cè)技術(shù)有測(cè)量光纖的微彎損耗的，該方法靈敏度低，不適合于 動(dòng)態(tài)事件的檢測(cè)。光纖傳感的入侵探測(cè)技術(shù)中也有一部分是基于干涉檢測(cè)原理的，如，中國(guó)石油天 然氣集團(tuán)公司和中國(guó)石油天然氣管道局的“光纖安全預(yù)警裝置”(ZL200620124262.X)實(shí)用 新型專利。目前，干涉技術(shù)方案中的光路系統(tǒng)均為單一干涉儀和單一防線，這些方案同樣容 易受到環(huán)境影響，把環(huán)境導(dǎo)致的一些假入侵信號(hào)誤認(rèn)為入侵而產(chǎn)生虛警。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種受環(huán)境影響小、虛警率低的基于光纖干涉儀的區(qū)域防入 侵系統(tǒng)光路系統(tǒng)。鑒于上述幾類安防技術(shù)存在的虛警率高、易受環(huán)境因素影響等問題，基于光纖干 涉技術(shù)的區(qū)域防入侵系統(tǒng)結(jié)合擾動(dòng)事件的時(shí)間、空間特征有針對(duì)性的進(jìn)行了克服。提高光纖振動(dòng)傳感靈敏度的區(qū)域防入侵系統(tǒng)的改進(jìn)主要是通過光路系統(tǒng)的布設(shè)， 提高干涉儀對(duì)振動(dòng)信號(hào)的感應(yīng)靈敏度。
基于對(duì)振動(dòng)敏感的光纖干涉儀的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)的構(gòu)成如圖14所示，包括 傳輸光路I 16、傳輸光路II 18、光路適配器17和傳感光路20;傳感光路20由各防區(qū)的光 纖干涉儀構(gòu)成。光源15由傳輸光路I 16連接光路適配器17，光路適配器17輸出由傳輸光路II 18連接傳感光路20的各個(gè)防區(qū)的防線，傳感光路圍繞保護(hù)區(qū)域一周后再次經(jīng)過傳輸光路 II 18接回到光路適配器17，光路適配器17由傳輸光路16接探測(cè)器陣列21光輸入端，探 測(cè)器陣列21輸出端接信號(hào)處理器22。其中光源15，給干涉儀光路提供一個(gè)平穩(wěn)功率的光載波信號(hào)；探測(cè)器陣列21，實(shí)現(xiàn)返回光信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換；傳輸光路I 16、傳輸光路II 18，均由一根或多根傳輸光纖構(gòu)成，完成光信號(hào)的傳 輸；光路適配器17，完成光信號(hào)的分束和耦合；傳感光路20，即保護(hù)區(qū)域各防區(qū)光纖干涉儀的組合，完成振動(dòng)信號(hào)的拾取和發(fā)送。系統(tǒng)的光源15發(fā)出的光經(jīng)過傳輸光路I 16到達(dá)光路適配器17，經(jīng)過光路適配器 17分束后分成η路，分別對(duì)應(yīng)于η個(gè)防區(qū)；以防區(qū)I為例，分束后的光經(jīng)過傳輸光路II 18 后根據(jù)防區(qū)I內(nèi)防線數(shù)量的多少再次進(jìn)行分束，然后進(jìn)入防區(qū)I內(nèi)每道防線，防區(qū)I內(nèi)傳感 光路設(shè)計(jì)為光纖干涉儀，光信號(hào)經(jīng)過防區(qū)I內(nèi)光纖干涉儀后傳回，即防區(qū)I內(nèi)的信號(hào)光在隨 后的防區(qū)II、III以至防區(qū)η都是傳輸，而不是再次進(jìn)入光纖干涉儀，圍繞保護(hù)區(qū)域一周后 經(jīng)過傳輸光路II 18再次進(jìn)入適配器17，然后經(jīng)過傳輸光路I 16傳輸?shù)教綔y(cè)器陣列21，經(jīng) 過探測(cè)器陣列21轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸?shù)叫盘?hào)處理器22進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果決定是否 發(fā)送信號(hào)至報(bào)警單元產(chǎn)生報(bào)警。光纖干涉儀的構(gòu)成是在保護(hù)區(qū)域的外圍設(shè)置多個(gè)防區(qū)，每個(gè)防區(qū)設(shè)置一個(gè)以上 的光纖干涉儀，防區(qū)之間的光纖干涉儀由光路適配器串聯(lián)，首端的光纖干涉儀接自光路適 配器17，末端的光纖干涉儀再接回光路適配器17。其中的光纖干涉儀為邁克爾遜干涉儀或者馬赫曾德干涉儀或者邁克爾遜干涉儀 和馬赫曾德干涉儀的混合使用方式或塞格納克干涉儀；光纖干涉儀的具體結(jié)構(gòu)是每個(gè)防區(qū)內(nèi)的每個(gè)光纖干涉儀的結(jié)構(gòu)在每個(gè)防區(qū)內(nèi)，多道干涉儀光路布設(shè)時(shí)傳 感子纜可以是全段敏感的結(jié)構(gòu)(見圖1)，從母纜1中分出光纖干涉儀2，而后進(jìn)入母纜1由 傳輸光纖3傳回；也可以是在傳輸子纜內(nèi)經(jīng)過一定距離傳輸后再開始設(shè)置干涉儀；多道光 纖干涉儀布設(shè)時(shí)可以將一道光纖干涉儀設(shè)置在傳輸母纜內(nèi)，從母纜1中分出光纖干涉儀2， 而后進(jìn)入母纜1經(jīng)傳輸光纖3傳回(見圖2)；也可以每道防線均對(duì)應(yīng)于一根傳感子纜；從母 纜1中分出光纖干涉儀2設(shè)置，而后進(jìn)入母纜1經(jīng)傳輸光纖3傳回；每個(gè)光纖干涉儀的結(jié)構(gòu) 是光纖干涉儀的傳感臂I 4、光纖干涉儀的傳感臂II 5設(shè)置在一根光纜內(nèi)的相同或者不同 的束管內(nèi)；或?qū)⒐饫w干涉儀的傳感臂I 4、光纖干涉儀的傳感臂II 5設(shè)置在不同的光纜內(nèi)； 這兩根傳感臂分別所在的光纜在空間上為相鄰或者交叉或者分隔開；相鄰是并排形式(見 圖4)或者雙絞線形式(見圖5)；交叉是兩根光纜交織構(gòu)成漁網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)形式(見圖6)；分 隔開是指兩根光纜并行安裝，兩根光纜之間存在有間隔的安裝方式(見圖7)；
4線型或弧線型安裝，或者是S型曲線安裝，或者 螺旋線型曲線安裝，或者上述的幾種情況的混和形式；其中直線型和弧線型安裝是指光纖干涉儀根據(jù)區(qū)域邊界特征設(shè)置成直線或者弧線；S型曲線(見圖8)是指光纖干涉儀按照繞S型曲線的形式安裝；螺旋線型曲線(見圖9)是指光纖干涉儀沿著螺旋線型曲線安裝的一種方式，該螺 旋線是平面曲線或者空間立體曲線；其中S型和螺旋線型曲線安裝受振動(dòng)影響的傳感臂長(zhǎng)度更長(zhǎng)，產(chǎn)生的相位差也更 大，因此也具有更高的振動(dòng)探測(cè)靈敏度；多道防線的結(jié)構(gòu)是在邊界縱深方向上，分別設(shè)置多道光纖干涉儀；多道光纖干 涉儀分別設(shè)置在邊界的兩側(cè)和邊界上；在邊界的內(nèi)側(cè)設(shè)置在地面下或者直接裸露在地面 上，在邊界的外側(cè)設(shè)置在地面下；在邊界上視邊界的類型和特征而定，如邊界為柵欄，則沿 著柵欄的橫帶板布設(shè)并固定；如邊界為鐵絲網(wǎng)，則固定在鐵絲網(wǎng)上，在鐵絲網(wǎng)兩側(cè)則埋設(shè)在 鐵絲網(wǎng)下方地面下；如邊界由圍墻組成時(shí)，在圍墻的內(nèi)外兩側(cè)和圍墻墻體上，分別設(shè)置一道 或多道光纖干涉儀，其中圍墻內(nèi)外光路埋設(shè)在地面下或者直接裸露在地面上，墻體上的光 纖干涉儀是在墻體刻槽埋設(shè)在墻體內(nèi)，或在建筑墻時(shí)埋設(shè)在墻體內(nèi)，或采用線卡釘直接釘 在墻體表面，或采用捆扎的方式將光纖干涉儀捆扎在鐵絲網(wǎng)上，或混合采用上述幾種固定 結(jié)構(gòu)。為降低區(qū)域出入口正常出入導(dǎo)致的系統(tǒng)虛警，本區(qū)域防入侵系統(tǒng)采用對(duì)區(qū)域出入 口單獨(dú)配置防區(qū)，并給正常出入的授權(quán)人員配備遙控器(見圖10)，或在出入口配備密碼開 關(guān)(見圖11)，方便授權(quán)人員出入保護(hù)區(qū)域時(shí)暫時(shí)關(guān)閉出入口防區(qū)的入侵報(bào)警功能；配備遙 控開關(guān)是在大門的每扇門邊上圍光纖干涉儀11后由光纜10接區(qū)域防入侵系統(tǒng)8，再由區(qū) 域防入侵系統(tǒng)8經(jīng)信號(hào)線9接遙控信號(hào)接收裝置7，再配以遙控器6 ；密碼開關(guān)是在大門的 每扇門邊上圍光纖干涉儀后由光纜接區(qū)域防入侵系統(tǒng)8，再由區(qū)域防入侵系統(tǒng)8經(jīng)信號(hào)線 接密碼輸入鍵盤13。對(duì)于前者，在區(qū)域防入侵主機(jī)設(shè)備上連接遙控信號(hào)接收裝置7，接收到 遙控器信號(hào)后關(guān)閉或打開出入口防區(qū)的報(bào)警功能；對(duì)于后者，在出入口安裝密碼輸入鍵盤 13，并用信號(hào)線連接到區(qū)域防入侵系統(tǒng)8，輸入密碼可暫時(shí)解除出入口防區(qū)的報(bào)警功能，授 權(quán)人員通過后恢復(fù)放入侵系統(tǒng)的報(bào)警功能。為有效節(jié)省纖芯資源，在采用單波長(zhǎng)光源時(shí)，不同防區(qū)、防線的光信號(hào)不能相互混 疊，因此當(dāng)防區(qū)數(shù)量較大時(shí)所需的纖芯數(shù)量會(huì)較大。為了克服這個(gè)問題，本區(qū)域防入侵系統(tǒng) 提出兩種復(fù)用纖芯的結(jié)構(gòu)第一種是每個(gè)防區(qū)內(nèi)各光纖干涉儀的信號(hào)光在到達(dá)該防區(qū)前合用一根光纖傳輸， 如圖12所示，其復(fù)用纖芯的結(jié)構(gòu)是光源模塊由光纖接適配器I，適配器I輸出再接對(duì)應(yīng)防 區(qū)數(shù)量個(gè)適配器，每個(gè)適配器分別接本防區(qū)的兩個(gè)光纖干涉儀，如防區(qū)I的光纖干涉儀I、 光纖干涉儀II，防區(qū)II的光纖干涉儀III、光纖干涉儀IV等，這些光纖干涉儀的輸出一并 接光纜接頭盒，最后再由光纜接至探測(cè)器陣列；光源模塊發(fā)出的光用一根光纖傳輸至第一個(gè)防區(qū)時(shí)，由適配器I分束為多束光， 數(shù)量與防區(qū)數(shù)相同；每一束光到達(dá)對(duì)應(yīng)防區(qū)時(shí)，由適配器再分束為跟防線相同數(shù)量的多束 光，分別進(jìn)入該防區(qū)內(nèi)各光纖干涉儀。此方案在光源輸出端及到達(dá)各防區(qū)之前進(jìn)行了光路的復(fù)用，可減少使用纖芯數(shù)量。第二種方式為采用波長(zhǎng)復(fù)用的結(jié)構(gòu)，如圖13所示，其復(fù)用纖芯的結(jié)構(gòu)是光源模 塊接梳狀濾波器后再接到各個(gè)防區(qū)的適配器，各個(gè)防區(qū)的適配器分接兩個(gè)光纖干涉儀，如 防區(qū)I的光纖干涉儀I、光纖干涉儀II，防區(qū)II的光纖干涉儀III、光纖干涉儀IV等，各防 區(qū)相同防線的光纖干涉儀接適配器耦合進(jìn)同一光纖，接光纜接頭盒，最后再由光纜接至探 測(cè)器陣列；寬譜光源經(jīng)過梳狀濾波器后分為不同波長(zhǎng)的多束光，數(shù)量與防區(qū)數(shù)相同，每一束 光經(jīng)光纖傳到對(duì)應(yīng)防區(qū)，經(jīng)適配器分為與該防區(qū)內(nèi)防線數(shù)量相同的光束，分別進(jìn)入各防線 的光纖干涉儀，輸出的干涉信號(hào)經(jīng)光纖傳輸至最后一個(gè)防區(qū)末端；不同防區(qū)、同一防線的干 涉信號(hào)在這里由適配器合束，由一根光纖傳回到解波分復(fù)用器。該方式可大幅度降低光纖 和光纜使用量，降低光路安裝難度和成本。上述由寬譜光源經(jīng)梳狀濾波器獲得的多束不同波長(zhǎng)的光，也可以使用多個(gè)不同波 長(zhǎng)的窄線寬光源獲得。由上可見按照保護(hù)區(qū)域大小和對(duì)入侵報(bào)警位置信息精度要求不同，區(qū)域防入侵 光路系統(tǒng)將需保護(hù)的區(qū)域邊界細(xì)分為最少一個(gè)或多個(gè)防區(qū)，在每個(gè)防區(qū)內(nèi)都按照上述的光 路設(shè)置方式進(jìn)行光纖干涉儀的布設(shè)，當(dāng)光纖干涉儀探測(cè)到疑似入侵信號(hào)時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生警戒狀 態(tài)，并在時(shí)間上設(shè)定一定長(zhǎng)度的警戒狀態(tài)延續(xù)時(shí)間，在警戒時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)綜合特征符合入侵 行為特征時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。這種結(jié)合時(shí)間和空間的綜合判斷能夠有效判斷出對(duì)保護(hù)區(qū)域的入侵 行為，降低系統(tǒng)虛警率，此外對(duì)保護(hù)區(qū)域的邊界進(jìn)行細(xì)分可以準(zhǔn)確得出入侵發(fā)生區(qū)域的地 理位置，易于實(shí)現(xiàn)和其他系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。該系統(tǒng)抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用前景。區(qū)域防入侵 光路系統(tǒng)基于對(duì)振動(dòng)的傳感實(shí)現(xiàn)入侵事件探測(cè)，由于地質(zhì)情況復(fù)雜多變，不同地質(zhì)對(duì)振動(dòng) 的吸收衰減差異很大，為了增加系統(tǒng)對(duì)不同地質(zhì)條件的適應(yīng)性，本光路系統(tǒng)提出了一種不 同空間距離間隔布設(shè)光纖干涉儀兩個(gè)傳感臂的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)會(huì)形成不同的振動(dòng)信號(hào)探測(cè)靈 敏度，光纖干涉儀兩臂空間間隔越大，所形成的振動(dòng)信號(hào)探測(cè)靈敏度越高。從上述系統(tǒng)的技術(shù)方案和工作原理可以看出，本發(fā)明提出的一種基于光纖干涉技 術(shù)的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)，通過將保護(hù)區(qū)域邊界細(xì)分為多個(gè)防區(qū)實(shí)現(xiàn)了入侵事件的準(zhǔn)確定 位，同時(shí)在保護(hù)區(qū)域邊界設(shè)置多道防線，根據(jù)不同縱深防線探測(cè)到的信號(hào)情況，能夠準(zhǔn)確區(qū) 分入侵事件和隨機(jī)擾動(dòng)事件，有效降低了非入侵事件導(dǎo)致的系統(tǒng)虛警，同時(shí)采用的光纖干 涉技術(shù)具有靈敏度高、不受溫度、天氣等因素影響，抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的 應(yīng)用前景。


圖1子纜全段敏感示意2 —道光纖干涉儀設(shè)置在母纜示意3在子纜內(nèi)傳輸一定距離后開始設(shè)置光纖干涉儀示意4并排布設(shè)方式示意5雙絞線布設(shè)方式示意6漁網(wǎng)狀網(wǎng)眼布設(shè)方式示意圖
圖7并行布設(shè)方式示意圖
圖8S型線光纖干涉儀布設(shè)方式示意圖
圖9螺旋線光纖干涉儀布設(shè)方式示意圖
圖10遙控開關(guān)區(qū)域出入口防區(qū)示意圖
圖11密碼開關(guān)區(qū)域出入口防區(qū)示意圖
圖12光源輸出端光路復(fù)用示意圖
圖13光源輸出波長(zhǎng)復(fù)用示意圖
圖14區(qū)域防入侵系統(tǒng)原理框圖
其中ι-母纜2-光纖干涉儀
3-傳輸光纖4_光纖干涉儀的傳感臂
5_光纖干涉儀的傳感臂II6-遙控器
7-遙控信號(hào)接收裝置8-區(qū)域防入侵系統(tǒng)
9_信號(hào)線10-光纜
11-光纖傳感器12-圍墻
13-密碼輸入鍵盤14-密碼鍵盤信號(hào)線
15-光源16-傳輸光路I
17-光路適配器18-傳輸光路II
19-保護(hù)區(qū)域20-傳感光路
21-探測(cè)器陣列22-信號(hào)處理器
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例.本例的構(gòu)成如圖14所示，包括光源15、傳輸光路I 16、傳輸光路II 18、 光路適配器17、探測(cè)器陣列21和傳感光路20 ；傳感光路20為光纖干涉儀。光源15由傳輸光路I 16連接光路適配器17，光路適配器17輸出由傳輸光路II 18連接傳感光路的各個(gè)防區(qū)，傳感光路圍繞保護(hù)區(qū)域一周后再次經(jīng)過傳輸光路II 18接回 到光路適配器17，光路適配器17由傳輸光路I 16接探測(cè)器陣列21光輸入端，探測(cè)器陣列 21輸出端接信號(hào)處理器22。首先根據(jù)要保護(hù)的區(qū)域特征和用戶要求進(jìn)行防區(qū)數(shù)量、防線數(shù)量設(shè)計(jì)，如圖14所 示保護(hù)的區(qū)域，設(shè)置η個(gè)防區(qū)、三道防線，在每一個(gè)防區(qū)內(nèi)，都有平行于邊界的兩道防線，這 兩道防線在縱深上間隔開，每道防線由一路馬赫曾德干涉儀組成，光纜采用普通通信光纜， 安裝方式為在同一根光纜內(nèi)設(shè)置傳感臂和參考臂，布設(shè)方式取為直線型；光源模塊15發(fā)出 的光經(jīng)過傳輸光路I 16到達(dá)光路適配器17，經(jīng)過光路適配器17形成不同的分束后分別傳 給不同的防區(qū)、防線，防區(qū)內(nèi)防線光路設(shè)計(jì)為干涉型光路，每路光信號(hào)都僅僅進(jìn)入一次干涉 儀光路，干涉儀光路外的部分均為傳輸，光信號(hào)圍繞保護(hù)區(qū)域一周后，最后經(jīng)過傳輸光路II 18再次進(jìn)入光路適配器17，然后再經(jīng)傳輸光路I 16傳輸?shù)教綔y(cè)器陣列21，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后 傳輸?shù)叫盘?hào)處理器22進(jìn)行處理，當(dāng)探測(cè)到的信號(hào)特征具備有入侵事件特征時(shí)報(bào)警。其中
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光路適配器17選1 Xn分束器；光源15選DFB激光器；光電探測(cè)器陣列21選0PC380。為降低區(qū)域出入口正常出入導(dǎo)致的系統(tǒng)虛警，本例采用一種對(duì)區(qū)域出入口單獨(dú)配 置防區(qū)，并給正常出入的授權(quán)人員配備遙控器(見圖10)的方法，方便授權(quán)人員出入保護(hù) 區(qū)域時(shí)暫時(shí)關(guān)閉出入口防區(qū)的入侵報(bào)警功能；其構(gòu)成是在大門的每扇門邊上圍光纖干涉儀 11后由光纜10接區(qū)域防入侵系統(tǒng)8，再由區(qū)域防入侵系統(tǒng)8經(jīng)信號(hào)線9接遙控信號(hào)接收裝 置7，再配以遙控器6 ；在區(qū)域防入侵主機(jī)設(shè)備上連接遙控信號(hào)接收裝置7，接收到遙控器信 號(hào)后關(guān)閉或打開出入口防區(qū)的報(bào)警功能。為有效節(jié)省纖芯資源，在采用單波長(zhǎng)光源時(shí)，不同防區(qū)、防線的光信號(hào)不能相互混 疊，否則就無法準(zhǔn)確區(qū)分出擾動(dòng)信號(hào)的來源，因此當(dāng)防區(qū)數(shù)量較大時(shí)所需的纖芯數(shù)量會(huì)較 大。為了克服這個(gè)問題，本例復(fù)用纖芯的結(jié)構(gòu)采用每個(gè)防區(qū)一根光源傳輸纖芯，如圖12所示，其復(fù)用纖芯的結(jié)構(gòu)是光源由光 纖接適配器I，適配器I輸出再接對(duì)應(yīng)防區(qū)數(shù)量個(gè)適配器II、適配器III···，每個(gè)適配器分別 接本防區(qū)的兩個(gè)光纖干涉儀，如防區(qū)I的光纖干涉儀I、光纖干涉儀II，防區(qū)II的光纖干涉 儀III、光纖干涉儀IV等，這些光纖干涉儀的輸出一并接光纜接頭盒，最后再由光纜接至探 測(cè)器陣列；光源模塊發(fā)出的光用一根光纖傳輸至第一個(gè)防區(qū)時(shí)，由適配器I分束為多束光， 數(shù)量與防區(qū)數(shù)相同；每一束光到達(dá)對(duì)應(yīng)防區(qū)時(shí)，由適配器再分束為多束光，分別進(jìn)入該防區(qū) 內(nèi)各光纖干涉儀。此方案在光源輸出端及到達(dá)各防區(qū)之前進(jìn)行了光路的復(fù)用，可減少使用 纖芯數(shù)量。在傳感光路區(qū)域內(nèi)，若存在入侵?jǐn)_動(dòng)時(shí)，會(huì)引起兩傳感臂之間的相位差發(fā)生變化， 進(jìn)而形成干涉信號(hào)，通過信號(hào)處理器對(duì)干涉信號(hào)進(jìn)行分析，對(duì)保護(hù)區(qū)域邊界可疑擾動(dòng)事件 特征進(jìn)行判別，如果信號(hào)特征符合入侵行為特征模式時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警，如果信號(hào)特征和入 侵行為特征模式不相符時(shí)，系統(tǒng)不予報(bào)警，以此系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域入侵事件的探測(cè)而且 有效降低了虛警率。本例經(jīng)多次試驗(yàn)，通過在保護(hù)區(qū)域的邊界上布設(shè)的振動(dòng)敏感光纖干涉儀能夠?qū)崿F(xiàn) 對(duì)邊界任何擾動(dòng)行為的探測(cè)，加上在時(shí)間和空間上綜合判斷所拾取的擾動(dòng)行為是否具有入 侵特征，極大程度上降低了偶發(fā)事件導(dǎo)致的系統(tǒng)虛警率，如果具有入侵特征則系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào) 警，同時(shí)給出入侵事件發(fā)生的防區(qū)位置信息，如果和其它設(shè)備聯(lián)動(dòng)時(shí)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，完成對(duì) 其它設(shè)備的信號(hào)傳輸。
權(quán)利要求
一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)，其特征是將保護(hù)區(qū)域邊界劃分為多個(gè)防區(qū)，每個(gè)防區(qū)設(shè)置一個(gè)以上的光纖干涉儀形成多道防線，構(gòu)成區(qū)域防入侵系統(tǒng)的傳感光路(20)；傳輸光路I(16)、傳輸光路II(18)、光路適配器(17)和傳感光路(20)構(gòu)成區(qū)域防入侵系統(tǒng)光路系統(tǒng)；傳感光路(20)由各防區(qū)的光纖干涉儀構(gòu)成；光源(15)由傳輸光路I(16)連接光路適配器(17)，光路適配器(17)輸出由傳輸光路II(18)連接傳感光路(20)的各個(gè)防區(qū)的防線，傳感光路圍繞保護(hù)區(qū)域一周后再次經(jīng)過傳輸光路II(18)接回到光路適配器(17)，光路適配器(17)由傳輸光路(16)接探測(cè)器陣列(21)光輸入端，探測(cè)器陣列(21)輸出端接信號(hào)處理器(22)；系統(tǒng)的光源(15)發(fā)出的光經(jīng)過傳輸光路I(16)到達(dá)光路適配器(17)，經(jīng)過光路適配器(17)分束后分成n路，分別對(duì)應(yīng)于n個(gè)防區(qū)；各防區(qū)內(nèi)防線光路為光纖干涉儀，光信號(hào)經(jīng)過各防區(qū)內(nèi)光纖干涉儀后傳回，前面防區(qū)內(nèi)形成的信號(hào)光在經(jīng)過后續(xù)的防區(qū)時(shí)僅為傳輸，圍繞保護(hù)區(qū)域一周后經(jīng)過傳輸光路II(18)再次進(jìn)入適配器(17)，然后經(jīng)過傳輸光路I(16)傳輸?shù)教綔y(cè)器陣列(21)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸?shù)叫盘?hào)處理器(22)進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)，其特征是所述 光纖干涉儀的構(gòu)成是在保護(hù)區(qū)域的外圍設(shè)置多個(gè)防區(qū)，每個(gè)防區(qū)設(shè)置一個(gè)以上的光纖干 涉儀構(gòu)成多道防線，防區(qū)之間的光纖干涉儀由光路適配器(17)連接，首端的光纖干涉儀接 自光路適配器(17)，末端的光纖干涉儀再接回光路適配器(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)，其特征是 所述光纖干涉儀的形式為邁克爾遜干涉儀或者馬赫曾德干涉儀或者邁克爾遜干涉儀和馬 赫曾德干涉儀的混合使用方式或塞格納克干涉儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)，其特征是多道 防線的結(jié)構(gòu)是在邊界縱深方向上，分別設(shè)置多道光纖干涉儀；多道光纖干涉儀分別設(shè)置在 邊界的兩側(cè)和邊界上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)，其特征是采用 每個(gè)防區(qū)一根光源傳輸纖芯結(jié)構(gòu)，光源模塊(15)由光纖接適配器I，適配器I輸出再接對(duì)應(yīng) 防區(qū)數(shù)量個(gè)適配器，每個(gè)適配器接本防區(qū)的多個(gè)光纖干涉儀，這些光纖干涉儀的輸出一并 接光纜接頭盒，最后再由光纜接至探測(cè)器陣列(21)；光源模塊(15)發(fā)出的光用一根光纖傳輸至第一個(gè)防區(qū)時(shí)，由適配器I分束為多束光， 數(shù)量與防區(qū)數(shù)相同；每一束光到達(dá)對(duì)應(yīng)防區(qū)時(shí)，由適配器再分束為多束光，分別進(jìn)入該防區(qū) 內(nèi)各光纖干涉儀。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵光路系統(tǒng)，涉及機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量、沖擊的測(cè)量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。它包括傳輸光路I(16)、傳輸光路II(18)、光路適配器(17)和傳感光路(20)；傳感光路(20)由各防區(qū)的光纖干涉儀構(gòu)成；光源模塊(15)由傳輸光路I(16)連接光路適配器(17)，光路適配器(17)輸出由傳輸光路II(18)連接傳感光路(20)的各個(gè)防區(qū)的防線，傳感光路圍繞保護(hù)區(qū)域一周后再次經(jīng)過傳輸光路II(18)接回到光路適配器(17)，光路適配器(17)由傳輸光路(16)接探測(cè)器陣列(21)光輸入端，探測(cè)器陣列(21)輸出端接信號(hào)處理器(22)。
文檔編號(hào)G08B13/186GK101901530SQ20091020325
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者丁樹義, 劉偉, 劉素杰, 張金權(quán), 方德學(xué), 楊依光, 焦書浩, 王小軍, 王飛, 趙鋒, 霍峰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣管道局