分布式光纤振动传感器及其在安防领域的应用
您的位置： &
分布式光纤振动传感器及其在安防领域的应用
&&&&近年来，分布式光纤传感由于其体小质轻、响应快、精度高、动态范围宽，具有抗电磁干扰、电绝缘和耐腐蚀性等优点，在许多领域得到了广泛的应用。目前光纤传感器已经可以探测到许多物理量，如温度、应力、位移、电流、加速度、电压等。分布式光纤振动传感器就是其中的一种，利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动敏感的特性，连续实时地监测光纤附近的振动，具有很好的应用前景，是目前传感器领域研究的热点。
　　近年来，分布式光纤传感由于其体小质轻、响应快、精度高、动态范围宽，具有抗电磁干扰、电绝缘和耐腐蚀性等优点，在许多领域得到了广泛的应用。目前光纤传感器已经可以探测到许多物理量，如温度、应力、位移、电流、加速度、电压等。分布式光纤振动传感器就是其中的一种，利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动敏感的特性，连续实时地监测光纤附近的振动，具有很好的应用前景，是目前传感器领域研究的热点。　　一、工作原理　　分布式光纤振动传感器主要有三部分构成：发送检测部分，信号传输部分和接收处理部分，如图1：& &&& & &&　 利用外界信息具有敏感能力和功能的特殊光纤作为传感元件，将“传”和“感”合为一体，传感光纤在外界物理因素（如运动、振动和压力）的作用下，改变光纤中的光纤相位，从而对外界参数进行检测，具体来说是当外界的振动作用于光缆时，引起光缆中纤芯发生形变，使纤芯折射率与长度发生变化，导致光缆中光的相位发生变化。当光在光缆中传输时，由于光子和纤芯晶格发生作用，不断地向后传输瑞利散射光。当外界存在振动时，背向瑞利散射光的相位变化转换为光强变化，再经光电转换和信号处理之后，进入计算机进行数据分析。系统根据分析的结果，判断入侵事件的发生，并确认入侵地点。同时通过建立光缆线路环境特征参数数据模型和告警监测阈值模型，降低监测告警的虚警率。这就是光纤振动传感器的工作原理。　　二、主要技术　　1.基于窄线宽脉冲外调制技术的光源设计　　为了提高系统对振动事件识别的灵敏度和定位精度。需要极窄的线宽和极小的频率漂移。线宽与灵敏度有着极大的关系，线宽越窄，干涉作用就越明显，系统的灵敏度就越高，因此，窄线宽是光纤振动传感器的关键，是系统能够响应光相位变化的基本条件。由于频率漂移会导致后向散射曲线发生抖动，使入侵引起的曲线变化被淹没，系统的性能受到严重的影响，因此较小的频率漂移在光纤振动传感器系统中也非常的重要。　　2.位置振动信号的提取　　分布式光纤振动传感器的传感光缆一般埋设于室外，当入侵者走在埋设光缆的地面上或附近时，产生的振动会导致光纤中的瑞利散射光相位发生变化，由于干涉作用，光相位变化将会引起光强度的变化，通过实时地将当前时刻的分布式光纤振动传感系统后向散射信号与其前一时刻的后向瑞利散射信号连续相减，检测这种干涉效应就可以定位入侵位置。　　3.高速采集及处理技术及先进的软件算法设计　　分布式光纤振动传感器系统一般测量的空间范围大，要采集的数据量很多，因此对系统时间分辨率的稳定可靠性有很高的要求。信号数据采集一般采用了实时采样方式，即信号一到就开始逐点采样，直到将整个信号波形被采集完为止。同时采样点以时间为顺序采集，易于实现波形的快速显示。其要求模数转换模块处理速度足够快，即每个采样点的采入、量化、存储和运算过程必须在光源的光脉冲所缺的时间间隔内完成。　　分布式光纤振动传感器能够测量光纤周围的任何振动、扰动、声音信号，如何在大量的振动信息中提取出有用的信号数据是非常关键性的技术。　　三、技术优势　　对于其他类型的监控技术相比，分布式光纤振动传感器具有独特显著的特点。光纤传感以光纤为媒介，光波为信息载体，利用光纤的一维空间连续特性来感知和传输外界测量信号，且整个光纤长度上任一点都是敏感点，沿光纤链路不存在监测盲区。光纤既是传输媒介优势传输介质，使得传感系统的结构也大为简化。光纤本身电绝缘，抗电磁干扰，耐高温高压，耐化学腐蚀，布设灵活，因此适用于各种空间环境，并特别适用于易燃、易爆、强电池干扰等恶劣环境。此外，光纤振动传感技术，能与现代通信设备高度融合，易于构建大范围长距离的网络型传感，从而使其在多个领域中有着成功的应用。主要优势如下：　　监测范围广、监测距离长　　灵敏度高，误报率地，工作稳定　　性价比高，易操作、易管理、易维护。　　不受雷电干扰破坏，特别是在雷雨天气比较多的地方，更显示出它的优越性。　　不受EMI和RFI的干扰，光纤振动传感器对电磁干扰具有天生的免疫性。　　在整个传感光纤长度内，其探测灵敏度具有一致性。　　不受土壤中金属、盐水和矿物质影响，耐腐蚀，能在恶劣的环境下稳定工作　　四、在安防领域的应用现状　　分布式光纤振动传感器主要应用于输油、输气管道的第三方破坏的监测，以及石油传输场站、飞机场、学校等的安防周界警戒系统等，其应用领域还包括道路、桥梁、建筑物等大型设施的安全监测，能够实时地得到断裂或破损导致的振动信号，从而判断结构损坏的情况，同时有效地给出发生损害的位置。由于分布式光纤振动传感器是无源驱动，非常适合于长距离实时测量，无论在民用还是军用领域都具有广泛的应用前景。　　1.管道系统　　管道系统广泛应用于石油、冶金、城市水暖供应以及天然气等工业领域中，但近几年来，我国的管道系统不断遭到非法人为破坏，打孔和钻孔等事件频繁，因此对管道的在线检测不仅仅限于对输送管道进行泄露检测和泄漏点定位，因为泄露检测均是在输送介质已经损坏之后才发现的，起不到预防第三方破坏的作用。对于管道被破坏（打孔、挖掘）之时就发现和检测到这种危险，使工作人员能及时阻止破坏活动的发生将显得有重要的现实意义。　　分布式光纤振动传感器系统由于其优良性能，能够很好的解决管道的第三方破坏。在目前典型管线监测系统设计方案中，系统主要由探测单元、处理单元、控制单元组成。探测单元主要负责对振动的感知，可以对沿光纤传输路径上长达数十千米甚至数百千米的振动信号进行测量；可以处理单元接收探测单元的监测数据，并进行系统配置、数据分析、处理、保存，定制友好人机界面；控制单元显示告警信息和报警位置桩号，并生成相应的报告，日志管理功能等。　　在管线应用中，为了提取出所需要的第三方事件的振动信号，如机械挖掘、管道打孔、等行为，该系统采用多重模式识别的方法，不同的振动在系统中表现出不同瀑布特征。目前，系统已经对常规的管线第三方事件建立了足够的振动信号的数据样本，可区分不同类别入侵事件，消除环境干扰，并根据用户对危险事件的定义来确定系统所监测到的振动是否需要报警。图5为分布式光纤振动传感器系统监控平台，从空间域、时域、频域三个角度显示了入侵事件的信号特征，图5上方的柱状图的横坐标为距离、纵坐标为振动信号的幅值，幅值的大小反应了振动信号的强弱，幅值越大，振动信号越强。下方的瀑布图的横坐标也为距离，纵坐标为时间，显示了在同一位置，振动信号随着时间的变化表现出来的信号特征，可以准确的判断出事件发生的地点与事件类别。当事件被判定为用户所定义的危险事件时，系统会发出报警，并将报警信息发送给工作人员。　　分布式光纤振动传感系统防雷、防爆、抗电磁干扰，可以应用于长输管线的安全预警，实时感应周围的振动情况，精确定位入侵点，及时发出报警信号，系统具有模式识别功能，可区分报警事件源，最大程度消除风雨等环境因素而造成的误报，有效地减少了误报率。& & &&& & & & & & & & & & & & & & &&&　2.周界安防　　现有的大多数的石化站场的安防监控系统主要是视频监控系统及保安人员定期巡检，由于摄像机的照射范围的局限性及人力巡检的固有缺点，不能够完全解决安全漏洞问题。一些重要的建筑场所，如机场、学校等，传统的栅栏、围墙等周界防范手段已经不可能阻挡入侵的发生。分布式光纤振动传感器能实时感应周围压力、振动等情况，将周界防范从单纯的物理隔绝上升到智能手段，实现对这些重要场所的智能在线监测，实现对人员非法入侵的报警和监视，杜绝人员通过非正规渠道进入工作区域，全方位保护站场及其他场所，不留死角，有效地提高了周界防入侵的效率。& & &&& & 3.电缆故障定位　　电力电缆是电力传输的重要载体。但是人为因素（如：施工挖破皮、被割破皮等）和自然灾害（如滑坡、塌方、地基沉降、腐蚀、老鼠破坏等）会造成电缆线路故障，影响电力电网建设效能的发挥。因此，应用科学手段实现对电力电缆的电缆故障进行检测和定位，及时提醒线路维护人员提前采取预防措施显得十分紧迫和必要。　　分布式光纤振动传感系统可以检测到来自于高压电缆上方的振动信号，并根据实时监测值显示报警状态，保障中高压电力电缆的传输安全和通畅。通过对实时监测高压电缆故障点所产生的的振动情况，可对故障点进行定位，及时通知管理人员对警情进行有效处理，从而提高对电网供电的可靠性。& & & &&　&& & 4.大型建筑的损伤识别　　疲劳和裂纹等造成的损伤是工程结构破坏的重要原因。许多大型结构如海洋平台、高层建筑、水库大坝、航天飞机等结构在长期复杂的服役环境下将受到诸如环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应和突变效应等灾害因素的耦合作用而出现局部损伤，由于外部因素如应力作用、腐蚀、疲劳等的影响会使局部损伤不断扩展，最终导致整个结构的承载能力下降，从而使整个结构破坏，因此，为了延长这些大型公共建筑的寿命并防止突发性的事故，需要对工程进行损伤探测并及时修复。　　损伤将会导致结构物理特性（如质量、阻尼、刚度等）的变化，结构物理特性的变化进而将导致结构动态特性（如振型、固有频率）的变化，分布式光纤振动传感器能够实时地得到断裂或破损导致的振动信号，从而判断结构损坏的情况，同时有效地给出发生损害的位置。　　五、结论　　分布式光纤振动传感由于其独有的有优点，有着巨大的应用价值。但是目前还存在许多技术有待更好的解决，比如如何保证在各种复杂环境下保持系统的可靠性等系列的问题。如果将这些技术问题有效地解决了，分布式光纤振动传感器必将在实际应用中发挥更大的作用。
编辑：侯雨婷
注：本文版权归《中国安防》杂志社和《中国安防》杂志网所有，任何媒体或个人未经书面授权严禁部分或全文转载， 违者将严厉追究法律责任。更多详情请订阅《中国安防》杂志。分布式光纤振动传感器及其在安防领域的应用--《中国安防》2014年08期
分布式光纤振动传感器及其在安防领域的应用
【摘要】：正近年来,分布式光纤传感由于其体小质轻、响应快、精度高、动态范围宽,具有抗电磁干扰、电绝缘和耐腐蚀性等优点,在许多领域得到了广泛的应用。目前光纤传感器已经可以探测到许多物理量,如温度、应力、位移、电流、加速度、电压等。分布式光纤振动传感器就是其中的一种,利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动敏感的特性,连续实时地监测光纤
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TP212.44【正文快照】：
近年来,分布式光纤传感由于其体小质轻、响应快、精度高、动态范围宽,具有抗电磁干扰、电绝缘和耐腐蚀性等优点,在许多领域得到了广泛的应用。目前光纤传感器已经可以探测到许多物理量,如温度、应力、位移、电流、加速度、电压等。分布式光纤振动传感器就是其中的一种,利用光
欢迎：、、)
支持CAJ、PDF文件格式，仅支持PDF格式
【相似文献】
中国期刊全文数据库
刘桂雄，钟先信，陈愚，费龙;[J];传感器技术;1995年03期
罗光明;张春熹;马迎建;马宗峰;林文台;;[J];电子测量技术;2008年02期
周正仙;肖石林;仝芳轩;;[J];光通信研究;2009年05期
何存富;杭利军;吴斌;;[J];仪器仪表学报;2006年S2期
王谦;;[J];交通世界(运输.车辆);2009年09期
邹自立;楼培德;;[J];光通信技术;1992年01期
朱燕;代志勇;张晓霞;刘宏明;黄春阳;;[J];激光与红外;2011年10期
王浩;常军;王青圃;李永富;刘统玉;张行愚;王洪春;霍佃恒;;[J];光电子.激光;2008年05期
陆巧云;[J];噪声与振动控制;2001年05期
杨世锡,胡劲松,吴昭同,严拱标;[J];中国电机工程学报;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库
张乐;吴波;傅志辉;叶雯;沈永行;;[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
宋世远;陈国需;杨长江;张楠;;[A];2006全国摩擦学学术会议论文集（二）[C];2006年
盖强;冯杰;初健;;[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
李伟;何涛;吴庆华;;[A];湖北省机械工程学会青年分会2006年年会暨第2届机械学院院长（系主任）会议论文集（上）[C];2006年
孟永鹏;贾申利;成永红;;[A];2006全国电工测试技术学术交流会论文集[C];2006年
李培玉;李具中;陈国威;谭大鹏;;[A];2008年全国炼钢——连铸生产技术会议文集[C];2008年
胡均万;罗锡文;陈树人;杨洪博;;[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（下册）[C];2008年
胡均万;罗锡文;陈树人;杨洪博;;[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）[C];2008年
李春枝;何荣建;田光明;;[A];第二十一届全国振动与噪声高技术及应用学术会议论文集[C];2008年
吴定才;吴珂民;肖云魁;;[A];2007年汽车学术年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库
袁达珍　王芳
彭海宁;[N];江苏经济报;2010年
王繁泓;[N];中国化工报;2006年
朱三航;[N];电子报;2008年
本报特约记者
李淑艳;[N];石油管道报;2007年
赵良;[N];科技日报;2002年
欢静;[N];中国矿业报;2010年
吴志恒;[N];电子报;2007年
高翔;[N];中国冶金报;2008年
杨林兴　叶兴其
高雪原;[N];上海科技报;2010年
谢渊滨;[N];电子报;2001年
中国博士学位论文全文数据库
许海燕;[D];复旦大学;2011年
王立;[D];南开大学;2008年
丁克北;[D];大庆石油学院;2005年
唐天国;[D];四川大学;2005年
孙琪真;[D];华中科技大学;2008年
中国生;[D];中南大学;2006年
张家凡;[D];武汉理工大学;2008年
唐娟;[D];山东大学;2010年
李宏坤;[D];大连理工大学;2003年
杜必强;[D];华北电力大学（河北）;2009年
中国硕士学位论文全文数据库
梁文杰;[D];电子科技大学;2012年
张毅;[D];复旦大学;2011年
钱铄;[D];电子科技大学;2012年
梁静;[D];安徽大学;2010年
朱燕;[D];电子科技大学;2011年
姜长东;[D];大连海事大学;2013年
柴岩凤;[D];大连海事大学;2012年
李丽;[D];东华大学;2014年
李荣伟;[D];华北电力大学;2011年
廖坤鹏;[D];长沙理工大学;2007年
&快捷付款方式
&订购知网充值卡
400-819-9993
《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司
同方知网数字出版技术股份有限公司
地址：北京清华大学 84-48信箱 大众知识服务
出版物经营许可证 新出发京批字第直0595号
订购热线：400-819-82499
服务热线：010--
在线咨询：
传真：010-
京公网安备75号振动光纤在安防中的应用_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
振动光纤在安防中的应用
上传于|0|0|文档简介
&&本文介绍了振动光纤在安防中的应用
阅读已结束，如果下载本文需要使用0下载券
想免费下载更多文档？
定制HR最喜欢的简历
下载文档到电脑，查找使用更方便
还剩7页未读，继续阅读
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢对VITR振动光缆周界防护报警系统的浅析 日18:07 来源：太平洋安防网|
&&& &光纤优势
&&&&光纤周界防护系列采用光纤作为传感器，具有抗电磁干扰，抗雷击的特点，并能在高温下稳定运行，具有稳定的传输特性。该系列产品不受电磁波及雷电的影响，对非法入侵行为引起的振动具有极高的灵敏性。由于光纤抗干扰性和无源的特性，振动光纤周界防护系统可以安装在各种易燃易爆场所、变电站、油库、厂等。
&&&&性能特征
&&&&光纤周界防护系统全部采用光纤作为传感器。
&&&&可适用用于所有网状护栏周界，如铁艺，铁丝网，滚网，刺网，护栏，护网等。
&&&&可非法入侵人员翻越围网，剪断围网，抬升围网等方式产生的信号。
&&&&可以安装在各种易燃易爆场所、变电站、油库、化工厂等。
&&&&工作原理
&&&&传感光缆安装在围栏护网上，报警控制器在传感光缆内发射激光，当有非法入侵人员试图翻越围栏或者剪断围栏或者抬升围栏时产生的振动，会影响到光信号的传输。报警单元探测到传输光的信号变化，从而产生报警信号。
&&&&安装方式
&&&&振动传感光缆铺设方式：
&&&&振动传感光缆铺设于围栏上时,可根据围栏的不同选择以下方式铺设振动传感光缆直线型、平行线型、S型。
&&&&直线型铺设：振动传感光缆应铺设在铁网高度距地面1.5米左右的位置,将振动传感光缆与围栏紧密绑扎,绑扎强度以光缆不变形为宜。
&&&&平行线型铺设:
&&&&将振动传感光缆沿围栏顶部铺设,到达防区末端时绕过来按相反方向直线铺设。可按需求来回多铺几道,光缆铺设的间隔可按铁网高度平均分布。
&&&&防凿墙振动光缆铺设方式:
&&&&振动传感光缆延墙面铺设，每道振动传感光缆可以上下50cm的墙体。可将振动传感光缆多道铺设在墙体上，以防止人员凿墙入侵。振动传感光缆每隔50cm用卡子固定在墙面上。
&&&&防翻越振动光缆铺设方式
&&&&防止非法入侵人员翻越墙体进入，可将扣网安装在围墙顶部,以增加振动的强度和感应面积。在扣网上固定传感光缆时应注意将传感光缆固定在围墙外侧扣网的顶部。在需要提高警戒级别时可将光缆多铺设几道。
&&&&地埋振动光缆安装
&&&&振动传感光缆埋地安装应远离干扰源,如马路、大功率发动机、建筑工地，地铁等,这些外界的干扰都会在系统运行时引起不同程度的误报。可安装于开阔的没有围栏的边界或地区。铺设传感光缆的周界区域应隐秘,以避免入侵者以小心翼翼或跳跃的方式通过该区域。振动传感光缆地埋安装应采用S型铺设方式。责任编辑：殷凯
? ? ? ? ? ?
慧聪安防商城
? ? ? ? ? ? ?
安防资讯官方微信
安防资讯官方微博