基于分布式光纤传感器听入侵检测研究

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随着经济的快速发展和生活水平的不断提高,各类安全问题日益威胁着人身财产安全。各种各样的安防系统应运而生。作为一种新型的分布式光纤传感技术,基于相位敏感光时域反射计(phase-sensitive optical time-domain reflectometer,(ψ)-OTDR)具有很多优势,是普通传感系统无法比拟的。光纤本身作为敏感元件,能够实现大范围的监测。利用相位调制,可以探测非常微弱的扰动。光纤埋在地底,隐蔽性良好。  基于(ψ)-OTDR的分布式传感系统采用窄线宽激光器作为光源,通过调制器将连续光调制成脉冲光,作为探测脉冲。探测脉冲经过光放大器,提高光脉冲的峰值功率。将该光脉冲耦合进传感光纤中,在入射端探测散射信号。经过光电转换后,将采集卡采集的散射信号送入计算机进行信号处理,最终定位扰动信号。  本文的研究具有很强的经济价值和实用价值。本文将从以下几个方面对(ψ)-OTDR系统进行研究,具体工作如下:  (1)从传感技术的国内外研究背景出发,介绍了(ψ)-OTDR系统的工作原理和性能指标。  (2)探讨了(ψ)-OTDR系统的物理机制,建立后向瑞利散射离散模型,采用蒙特卡罗方法做数值模拟,模拟结果与文献说明和实验结果比较一致。  (3)分别采用电光调制器和声光调制器搭建了基于(ψ)-OTDR的分布式光纤传感系统,并进行了模拟入侵实验。基于电光调制器的(ψ)-OTDR系统的传感距离为4km、分辨率为50m。基于声光调制器的(ψ)-OTDR系统的传感距离为35km、分辨率为15m。  (4)选择了基于Haar小波的离散小波变换方法对(ψ)-OTDR系统的传感信号进行降噪处理,准确地识别和定位了入侵扰动信号。  (5)采用MFC作为(ψ)-OTDR系统监控软件的设计框架,利用多线程技术,完成了(ψ)-OTDR系统的实时在线监控软件的编写。在计算机上运行该软件,实现了控制采集卡采集信号、处理信号和显示信号的实时在线监测的功能。  
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