基于波分复用的光纤多防区周界传感系统

提出了一种新的光纤多防区周界传感系统,采用波分复用技术实现了监控防区和通道的扩展。该系统对传统采用单根传感光纤和反射镜的结构作了改进,并扩展了传感光纤的数量,将多根传感光纤分别置于监控领域内的不同防区,每个防区分别用不同中心波长的光纤布拉格光栅作为反射装置,使每根传感光纤工作在不同的波长。利用波分复用器件与技术,多根传感光纤共用一套干涉系统,实现了多个干涉子系统同时、独立的监测。实验结果表明,该系统可以实现多个分散防区同时、独立的入侵检测和定位,信号响应时间小于1ms,不同防区间信号的串扰小于-20dB。     

光纤激光器加速光纤传感应用

光纤传感取代电传感已呈大势所趋。目前市场上的光纤传感绝大部分都是基于光波分复用(OWDM)的准分布式传感原理以及尚处于科研阶段的时域分布式(OTDR)光纤传感技术；两者均受制于各自的缺陷，离大规模市场应用尚待时日，尤其是在更高要求的传感领域更是无法实现。本文所介绍的光纤传感技术起源于激光雷达的调频连续波(FMCW)原理，采用相干探测进行检测，利用光纤本身进行直接传感，完全可以构建低成本的分布式传感网络，完成超远距离、超高精度和超低噪声的实时监控，可广泛用于国防、石油勘探和安保等各个传感领域。     

分布式光纤周界警戒系统技术研究

针对传统周界警戒系统中存在的问题和不足,分析了光纤周界警戒系统的基本原理组成和特点,探讨了基于振动感应的光纤光缆传感单元,微应变检测和定位,信号采集与处理,系统信号解调等主要关键技术。并研究了国内外光纤周界警戒技术发展现状,提出了周界警戒产品未来的发展方向。     

分布式光纤光栅传感网络的复用解调技术

波长编码信号解调是实现光纤光栅多参量、多点分布式传感网络的核心技术之一。本文总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点，分类评述了常用解调方法的工作机理、特点和性能。同时，提出了一种新型的、用宽带光源和可调谐光滤波器(TOF)构成的可调谐窄带光源，对测量光栅阵列和参考光栅进行波长扫描，借助光电探测器和信号处理系统实现复用传感系统的解调技术。     

分布式光纤光栅传感复用解调方法研究

受到光纤光栅的串扰与噪声的干扰,导致分布式光纤光栅传感复用解调方法存在波长偏差大、解调精度低的问题,因此,在传统解调方法的基础上实现优化设计.确定传感器类型与布置方式,搭建对应的分布式光纤光栅传感网络模型,在该模型下分析传感耦合特征.以传感特征分析结果为基础,设计并安装降噪复用解调器,以此作为解调方法的实现介质,并实现...     

分布式光纤光栅传感网络的复用解调技术

波长编码信号解调是实现光纤光栅多参量、多点分布式传感网络的核心技术之一。本文总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,分类评述了常用解调方法的工作机理、特点和性能。同时,提出了一种新型的、用宽带光源和可调谐光滤波器(TOF)构成的可调谐窄带光源,对测量光栅阵列和参考光栅进行波长扫描,借助光电探测器和信号处理系统实现复用传感系统的解调技术。     

有源波、空分复用光纤光栅传感网络

借助 1× 3光开关和可调F P滤波器对充当环形腔激光器端镜的 3× 10空、波分复用光纤光栅传感器阵列进行查询 ,用非平衡Michelson扫描干涉仪将来自传感光栅的波长漂移信息变为相移信息实现解调 ,实验证实系统的应变传感灵敏度为 1 6 817Deg με,与理论值 1 6 843Deg με非常吻合。锁定来自某一光栅的信号后 ,反馈装置保证系统具备自动追踪感测信号的能力。     

数字网络型光纤振动传感系统

设计了一种新型光纤振动传感系统,该系统借鉴光通信中的无源光网络(PON)技术、光纤时分和波分混合复用传感侦测技术组建了数字网络型无源传感网络,系统传感单元的最大容量为32×8,有效地扩大了传感范围,实现了多传感单元系统化的集中管理,在处理算法中采用动态阈值自适应管理,可以根据环境变化实时改变阈值.在报警处理中,采用声、...     

基于光纤传感技术的周界防护系统研究

文章主要从基于光纤传感技术的周界防护系统概况角度出发,阐述了光纤传感探测端,论述了周界防护系统应用软件,叙述了周界防护系统视频监控网络,并从不同角度进行详细分析,从而为基于光纤传感技术的周界防护系统研究提供参考。     

采用后向瑞利散射空间差分的周界安防分布式振动监测

提出了应用于周界安防的基于后向瑞利散射光空间差分干涉的光纤分布式振动传感监测方案。环境振动信号引起传感光纤的相位变化,含有相位信息的后向瑞利散射信号注入到非平衡迈克尔逊干涉仪,实现了后向瑞利散射信号的空间差分干涉,光纤分布式振动传感监测完成相位信号的解调,提高了系统的灵敏度。该系统能够实时监测入侵者的行走路线和速率以及模拟挖掘的距离的判断,实现了15 dB的信噪比以及35 m的探测距离。     

Distributed optical fiber vibration sensing system based on polarization detection

A novel distributed optical fiber vibration sensing system based on polarization detection is proposed and demonstrated. A Faraday rotator mirror is employed at the end of the system, which eliminates the slow polarization variation of signal light and only responses to rapid polarization change caused by external vibration interference. Based on the sensing signal characteristics, the location of polarization disturbance point can be detected accurately. Experiments on polarization controller simulation and actual vibration detection show that a higher localization accuracy better than 1% is successfully obtained in 13.8 km, 21.2 km and 35.8 km sensing fibers systems.     

光纤周界报警信号自适应压缩感知

在光纤周界报警系统中，对光纤振动信号进行分析与辨识时，针对高频、大规模信号在采样、存储、传输与信号处理过程中存在网络宽带、存储容量、计算速度等一系列限制问题，提出基于小波包的光纤周界报警信号自适应压缩感知方法。对光纤振动信号进行多尺度小波包分解，通过计算各尺度下小波包系数高频部分的数学期望作为阈值，对小波包系数进行置零处理，自适应地选择小波包分解尺度，使信号在频域得到更高的稀疏度；根据小波包系数块的数学期望和信息熵对小波包系数块进行分类，并针对不同系数块的类型设计对应的处理方法，提高信号的传输与处理速度。结果表明，该方法能够有效减少光纤振动信号的观测数据，并在相同采样率前提下，能够提高信号的重构精度和重构速度。     

Distributed temperature sensing with erbium-doped fiber amplifiers

The experimental verification of a novel fiber-optic sensor which performs distributed measurement of temperature by using a distributed erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is presented. The sensor configuration is similar to that of a conventional optical time-domain reflectometer and detects the Rayleigh backscattered portion of a pulsed optical signal which is amplified by the EDFA, along with the backward amplified spontaneous emission (ASE) generated by the EDFA. The sensor utilizes the temperature dependence of the gain in an EDFA. The amplification provided by the erbium-doped fiber, which is pumped at 1.48 μm, significantly increases the magnitude of the optical signal reaching the receiver, thus leading to a simplified configuration and a potentially superior performance as compared to other types of distributed fiber-optic temperature sensors     

基于LCD和改进PNN的光纤周界振动信号识别

针对马赫-曾德尔光纤周界系统振动信号扰动信 息提取及识别中的问题,提出了一种 基于局部特征尺度分解(LCD)和改进概率神经网络(PNN)的识别方法。首先,采用LCD将振动 信号分解成一系列内禀尺度分量(ISC),再将分解得到的ISC分量每连续3阶一组进行独立成 分分析(ICA),提取扰动信息。其次,提取振动信号的峭度、排列熵、瞬时幅度标准差和瞬 时频率标准差构造具有准确描述能力的特征向量。最后,采用经模糊C均值聚类(FCM)优化后 的PNN对振动信号进行识别分类。利用六种振动信号实验数据进行验证。结果表明,该方法 能够高效准确的识别六种振动信号,平均识别率达到97.17%,识别时 间为0.78 s。该方法在 有效信息提取和振动信号识别方面明显优于传统的LCD算法和PNN算法,具有实际应用价值。     

基于无人机视频联动的分布式光纤传感周界安防系统

本文构建一种基于双马赫曾德干涉仪的分布式光 纤传感技术周界安防监控系统和基于 四旋翼无人机具有视频跟踪功能的智能视频联动于一体的综合系统。该系统采用分布式光纤 扰动传感技术与无人机技术进行融合,分布式光纤传感技术基于双路马赫曾德干涉仪,利用 正反两路信号时延差进行定位;无人机为四旋翼无人机搭载ODROID机载计算机进行视频处理 。其中扰动传感系统监测各种入侵行为,并对信号处理对入侵进行定位,并发出报警信息。 无人机进行视频联动,无人机利用其“上帝视角”进行对入侵位置勘查,监测入侵行为,并 对入侵者进行实时跟踪。摄录入侵视频,并将其视频传输到终端。本过程,全程智能化、自 动化。经过实验测试,该系统定位精度能达到10m,四旋翼无人机飞行稳定,响应速度快, 全程自动摄录、自动返航,并能将摄录的视频实时传输给客户端。测试结果表明系统能够有 效实现对入侵的检测与定位,并能与无人机实现视频联动功能。本系统将分布式光纤传感技 术和智能无人机视频联动技术相融合,构成混合式智能型周界安防监控系统。     

分布式光纤应力、应变传感技术

文章较详细地介绍了分布式光纤应力、应变传感器的各种结构和检测方法,分析讨论了它们的特点和性能。     

共享激光器的分布式光纤气体传感系统

为了实现远端多节点的高效检测并降低成本,设计了一种新颖的分布式光纤气体传感系统。该系统采用共享一个工作于特种波长的分布反馈半导体激光器,将其置于一个本地控制节点内并通过双向光纤链路串联各远端检测节点,同时使用特殊设计的远端节点结构和光纤段,在每个检测节点,用两个Y型耦合器接入气室,将系统中信号分为上行流和下行流,避免来自其它节点信号影响并直接实现时分复用;并以三节点系统的瓦斯体积分数检测为例进行数值计算和实验。结果表明,激光二极管占总成本比重可由约60%降至约38%,且增加循环检测次数能使各节点测定气体体积分数的相对误差降低,首个节点的相对误差可降至0.2%以下,甚至更低,该方案能够精简高效地实现共享光源的分布检测。     

Distributed optical fiber perturbation sensing system based on Mach-Zehnder interferometer

A novel distributed optical fiber vibration-sensing system based on Mach-Zehnder interferometer has been designed and experimentally demonstrated. Firstly, the principle of Mach-Zehnder optical path interferometer technique is clarified. The output of the Mach-Zehnder interferometer is proportional to the phase shift induced by the perturbation. Secondly, the system consists of the laser diode (LD) as the light source, fiber, Mach-Zehnder optical interferometers as the sensing units, a 1×N star fiber-optic coupler, an N×1 fiber-optic coupler, a photodiode (PD) detector, and a computer used in signal processing. The entire monitoring region of this system is divided into several small zones, and each small monitoring zone is independent from each other. All of the small monitoring zones have their own sensing unit, which is defined by Mach-Zehnder optical interferometer. A series of sensing units are connected by the star fiber-optic couplers to form a whole sensing net. Thirdly, signal-processing techniques are subsequently used to calculate the phase shift to estimate whether intruders appear. The sensing system is able to locate the vibration signal simultaneously, includ-ing multiple vibrations at different positions, by employing the time-division multiplexed (TDM) technique. Finally, the operation performance of the proposed system is tested in the experiment lab with the conditions as follows: the number of the sensing units is 3, the length of the sensing fiber is 50 m, and the wavelength of the light diode is 1550nm. Based on these investigations, the fiber surrounding alert system is achieved. We have experimen-tally demonstrated that the sensing system can measure both the frequency and position of the vibration in real time, with a spatial positional resolution better than 50 m in an area of 1 km2.     

分布式光纤振动传感技术研究

分布式光纤振动传感技术具有精度高、动态范围大、响应频带宽、隐蔽性好等优于传统振动传感器的鲜明特点,可用于大坝、桥梁、地矿监测、车辆及机械运行监测、火灾报警、管道泄漏报警及重要区域安防报警等领域,应用前景广阔。本文主要介绍了分布式光纤振动传感器相关技术及种类,并对分布式振动传感技术的发展方向和应用领域进行展望。