基于相敏光时域反射技术的分布式光纤围栏入侵监测系统应用研究

摘要

基于相敏光时域反射技术的分布式光纤围栏入侵监测系统通过脉冲内瑞利后向强相干散射光干涉结果的变化来定位入侵，能够对光纤传感器布设范围内的对象进行远程全分布式实时安全监测。其与基于布里渊光时域反射（BOTDR）技术的分布式光纤围栏入侵检测系统相比：系统更简单，实时性更好，更适合于需要实时监测的场合；与基于干涉型分布式传感技术的分布式光纤围栏入侵检测系统相比：基于干涉型分布式传感技术的分布式光纤围栏入侵检测系统定位距离短，存在偏振态衰落的问题，数据处理比较复杂，在相位差为0或p时干涉条纹对外界扰动不敏感等问题；与基于偏振态光时域反射技术的分布式光纤围栏入侵检测系统相比：不需要解决偏振态极易受外界影响不稳定的问题，对温度也不敏感，不像偏振敏感型系统不能准确分离出温度和应力对系统的影响。所以基于相敏光时域反射技术的分布式光纤围栏入侵监测系统在周界安防领域有着极为广阔的应用前景，也是未来智能安防的主流研究方向。
　　论文针对分布式光纤围栏入侵监测系统在实际应用中的检测与定位问题进行了深入研究，并完成以下工作：
　　（1）由Φ-OTDR系统基本传感原理出发，对系统性能指标及影响系统性能的关键因素进行了理论分析；
　　（2）检测与定位算法研究。对基于光时域反射技术的分布式光纤围栏入侵监测系统的信号特征分析后提出了一种基于多种小波分解方法的综合判决方法来降低误报率；
　　（3）小型化应用系统硬件设计。选择和设计系统所需各器件的参数和尺寸，将所有器件完成装箱并能正常工作，使系统更加实用化；
　　（4）应用系统软件设计与实现。用C++语言在MFC和数据库的基础上开发了基于光时域反射技术的分布式光纤围栏入侵监测系统的软件系统，已基本符合实用化产品要求；
　　（5）实验验证了算法的有效性和系统硬件软件能正常工作。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1引言

1.2光纤传感技术

1.3分布式光纤传感技术

1.4分布式光纤传感技术应用于安防的研究现状

1.5课题意义及主要研究内容

第二章 基于相敏光时域反射技术的分布式光纤围栏入侵监测系统

2.1相位敏感光时域反射技术机理

2.2分布式光纤围栏入侵监测系统

2.3系统的主要参数与影响因素

2.4本章小结

第三章 分布式光纤围栏入侵检测信号处理方法研究

3.1常用信号处理方法

3.2小波分解方法

3.3基于多种小波分解方法综合判决方法

第四章 分布式光纤围栏入侵监测系统实现

4.1分布式光纤围栏入侵监测系统硬件设计与实现

4.2分布式光纤围栏入侵监测系统软件设计与实现

第五章 测试结果与分析

5.1 室内实验

5.2 室外实验

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果