[实用新型]基于光纤干涉仪的区域防入侵光路系统

说明书

技术领域

本实用新型是一种基于光纤干涉仪的区域防入侵光路系统，涉及机械振动的测量、冲击的测量和管道系统技术领域。

背景技术

区域的安全防范一直以来都是一个重要的问题，诸如军事基地、机场、军械库、油库、油气管道场站和住宅小区等，对这些区域的有效防护至关重要。

目前主要的区域入侵防范技术有基于电的和基于光的两大类；

基于电的技术主要有高压电网技术、泄漏电缆技术等。在某些重要区域边界上设置了高压电网，能在一定程度上对入侵者形成威慑，但高压电网存在安全性差、不具备联动报警功能；使用辐射电磁场的泄漏电缆进行入侵探测时，容易受到雷电等强电磁环境干扰而增加系统误报。

基于光的技术主要有红外线对射报警技术、摄像头监视技术、光纤成像入侵探测技术和光纤传感的入侵探测技术等。其中红外对射报警技术中红外激光束难以准确对准受光器的微小靶心，尤其在雨天和雾霾天气时，会因雨水、雾霾的折射使激光束传播方向产生偏差，晴朗天气时如有落叶、小动物等障碍物阻挡对射途径时就会引发系统报警，而且因不具备一定的隐蔽性使得入侵者极易绕开对射路径，造成报警器失效；对布设方式的要求也较高，一般仅适用于短距离的平坦区域。

摄像头监视技术是目前采用的较多的一种入侵监测模式，摄像头监视由于具有较窄的视野特别是在摄像头侧后面的盲区常常被攀越，而且摄像头监视也常常受到天气的影响而失效。光纤成像入侵探测技术是基于光波在多模光纤中由于不同传输模式之间的干涉形成散斑，散斑图像随外界扰动发生变化，该方式容易受到环境影响形成误报。

光纤传感的入侵探测技术有测量光纤的微弯损耗的，该方法灵敏度低，不适合于动态事件的检测。

光纤传感的入侵探测技术中也有一部分是基于干涉检测原理的，如，中国石油天然气集团公司和中国石油天然气管道局的“光纤安全预警装置”(ZL200620124262.X)实用新型专利。目前，干涉技术方案中的光路系统均为单一干涉仪和单一防线，这些方案同样容易受到环境影响，把环境导致的一些假入侵信号误认为入侵而产生虚警。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种受环境影响小、虚警率低的基于光纤干涉仪的区域防入侵系统光路系统。

鉴于上述几类安防技术存在的虚警率高、易受环境因素影响等问题，基于光纤干涉技术的区域防入侵系统结合扰动事件的时间、空间特征有针对性的进行了克服。

提高光纤振动传感灵敏度的区域防入侵系统的改进主要是通过光路系统的布设，提高干涉仪对振动信号的感应灵敏度。

基于对振动敏感的光纤干涉仪的区域防入侵光路系统的构成如图14所示，包括：传输光路I 16、传输光路II 18、光路适配器17和传感光路20；传感光路20由各防区的光纤干涉仪构成。

光源15由传输光路I 16连接光路适配器17，光路适配器17输出由传输光路II 18连接传感光路20的各个防区的防线，传感光路围绕保护区域一周后再次经过传输光路II 18接回到光路适配器17，光路适配器17由传输光路16接探测器阵列21光输入端，探测器阵列21输出端接信号处理器22。

其中：

光源15，给干涉仪光路提供一个平稳功率的光载波信号；

探测器阵列21，实现返回光信号的光电转换；

传输光路I 16、传输光路II 18，完成光信号的传输；

光路适配器17，完成光信号的分束和耦合；

传感光路20，即光纤干涉仪，完成振动信号的拾取和发送。

系统的光源15发出的光经过传输光路I 16到达光路适配器17，经过光路适配器17分束后分成n路，分别对应于n个防区；以防区I为例，分束后的光经过传输光路II 18后根据防区I内防线数量的多少再次进行分束，然后进入防区I内每道防线，防区I内传感光路设计为光纤干涉仪，光信号经过防区I内光纤干涉仪后传回，即防区I内的信号光在随后的防区II、III以至防区n都是传输，而不是再次进入光纤干涉仪，围绕保护区域一周后经过传输光路II 18再次进入适配器17，然后经过传输光路I 16传输到探测器阵列21，经过探测器阵列21转换为电信号后传输到信号处理器22进行处理，根据处理结果决定是否发送信号至报警单元23产生报警。

光纤干涉仪的构成是：在保护区域的外围设置多个防区，每个防区设置一个以上的光纤干涉仪，防区之间的光纤干涉仪由光路适配器串联，首端的光纤干涉仪接自光路适配器17，末端的光纤干涉仪再接回光路适配器17。

其中的光纤干涉仪为迈克尔逊干涉仪或者马赫曾德干涉仪或者迈克尔逊干涉仪和马赫曾德干涉仪的混合使用方式或塞格纳克干涉仪；