【正文】 M (l)決定。其原理如圖 23 所示，處于光纖兩端的可調(diào)諧激光器分別將一連續(xù)光與一脈沖光 (分別作為探測和泵浦光 )注人傳感光纖，當(dāng)泵浦光與探測光的頻率差與光纖中某區(qū)域的布里淵頻移相等 時，就會在該區(qū)產(chǎn)生布里淵放大效應(yīng)，兩光束之間發(fā)生能量的轉(zhuǎn)移。由于理論分析復(fù)雜，在此不再贅述。 3)在包裹材料與光纖的界面上位移保持連續(xù)，包裹材料和光纖的溫度相同 。光纖的主要有損耗與色散兩方面的特點(diǎn)，這對光纖通訊是必須解決的問題。當(dāng)端面入射角小于 它的界面的臨界全反射角的光線射入，就形成全反射。 : 1)光纖圍欄報警系統(tǒng)設(shè)計(jì) : (1)光纖圍欄報警系統(tǒng)基本原理 。 在國內(nèi)，進(jìn)行圍欄報警系統(tǒng)研制的單位主 要是華中科技大學(xué)和南開大學(xué)，他們采用的干涉儀主要是 MachZehnde:干涉儀。 而光纖圍欄報警系統(tǒng)正是基于 分布式光纖傳感器上研制的一種周界防范報警系統(tǒng)。這些將都將是以后傳感器進(jìn)一步發(fā)展的必然的趨勢。 光纖傳感器在實(shí)踐中應(yīng)用到的例子不勝枚舉，這些技術(shù)很多都是多學(xué)科的綜合和交叉，涵蓋的知識面非常廣，如火花塞、光 纖陀螺光纖 傳感器，光纖傳感復(fù)合材料，光纖傳感器對植物葉綠素的研究等等。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)不僅具有普通光纖傳感 器的具備的優(yōu)點(diǎn)，還具有對光纖沿線各點(diǎn)的溫度的分布式傳感能力，由于 它的這種特點(diǎn)我們可以實(shí)現(xiàn)精度可達(dá)米的量級的實(shí)時定位。 5)頻率調(diào)制型 :大多數(shù)是指利用 Doppler 效應(yīng) [2］ 的光纖傳感器，也包含某些非線性Ker:效應(yīng) [3］ ，如 Ramann 散射等，采用相干解調(diào)，主要應(yīng)用預(yù)于 速度、溫度和位移等的測量。又由十光纖中的光強(qiáng)易受光纖彎曲、振動等的影響，所以其抗干擾能力較差。光纖中光波導(dǎo)在外界生物量、物理量、化學(xué)量、生物醫(yī)學(xué)量或其它類似因素的影響下，它的特性會發(fā)生改變。 由于 人們無法解決光向四面八方散射時，光強(qiáng)減弱和不能通過障礙的問題，因此，直到 20 世紀(jì) 60 年代初，光通信都沒有什么重大的發(fā)展。具體可以分為以下幾個方面 : 在光纖圍欄報警系 統(tǒng)采用的技術(shù)理論方面，本文采用馬赫一曾德 耳 光纖干涉技術(shù)，提高系統(tǒng)的定位精度和降低系統(tǒng)的誤報率。 在光纖圍欄報警系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方面，本文分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理，以及系統(tǒng)配置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，定位模塊，數(shù)據(jù)分析 等方面的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)一步的提出光纖圍欄報警系統(tǒng)的具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案。它僅僅作為一種信號燈使用，如馬路上的紅綠燈，機(jī)場 上的跑道標(biāo)志燈和航標(biāo)燈等等。具體的描述，就是將光學(xué)性質(zhì)保持不變的一光源發(fā)出的光經(jīng)過某種固定禍合 的 方法入射到光纖里面，然后進(jìn)入調(diào)制區(qū)，最后從不同或同一光纖的光纖返回。 2)相位調(diào)制型 :這種光纖傳感器采用光 纖中的光 波的相位的變化來表示被測物理量。 長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 光纖傳感器擁有良好的機(jī)械、化學(xué)、物理以及傳輸性能，使得光纖傳感器具備一系列傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 3)在石油化工系統(tǒng)方面，大型電廠、礦井等，需要檢測碳?xì)浠衔铩⒀鯕獾葰怏w的濃度，采用電類傳感器往往達(dá)不到精度要求，更嚴(yán)重的是電類傳感器可能會引起安全事故。由于 科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的光纖傳感器將出現(xiàn)，它們將被應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活的每一個角落。 4)在惡劣條件下 (化學(xué)腐蝕、高溫、高壓 )低成本傳感器 (支架、連接、安裝 )的研發(fā)。 光纖圍欄報警系統(tǒng)的安防技術(shù)，即采用分布式光纖傳感器作為傳感的器 件，通過對直接觸及布式光纖傳感器或通過承載物，如覆土、鐵絲網(wǎng)、圍欄等，傳遞給光纖 (纜 )的各種擾動，進(jìn)行持續(xù)和實(shí)時的監(jiān)控，采集擾動數(shù)據(jù)，經(jīng)過后端分析處理和智能識別，判斷出不同的外部干擾類型，如攀爬鐵絲網(wǎng)、按壓圍墻、禁行區(qū)域的奔跑或行走，以及可能威脅周界建筑物的機(jī)械施工等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)警或?qū)崟r告警，從 而 達(dá)到對侵入設(shè)防區(qū)域周界的威脅行為進(jìn)行預(yù)警監(jiān)測的目的。華中科技大學(xué)孫琪真報道的光纖圍欄報警系統(tǒng)采用 3X3 的光禍合器進(jìn)行無源零差解調(diào)，用高速 DSP 器件進(jìn)行信號分析，在 公里的長度上實(shí)現(xiàn)了小于 100 米的定位精度 ，并能實(shí)時觀察擾動信號的幅度和頻率。 (2)光纖圍欄報警系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。光纖的傳輸模式分 為單模式和多模式兩種。 近 20 年來光纖傳感器發(fā)展非常的快，對應(yīng)力應(yīng)變型，主要研究領(lǐng)域?yàn)槠?和干涉兩類傳感器。界面相互作用力保持平衡。 分布式光纖傳感器基本原理 分布式光纖傳感器類型 當(dāng)分布式光纖傳感的概念被提出來以后，以其可以預(yù)測的許多優(yōu)點(diǎn) 而 備受大家關(guān)注，一度成為研究的熱點(diǎn)， 經(jīng)過幾十年的飛速發(fā)展，我們今天的分布式光纖傳感器主要可分為以下幾 類 : 瑞 麗后向散射的光纖傳感器 在單模光纖中，當(dāng)使用偏振光時域反射儀時，瑞麗回后向散射光的偏振狀態(tài)以時間為函數(shù)被檢測到，單模光纖的雙折射參數(shù)對諸如壓力、磁場、應(yīng)力、電場等被測量很敏感。由于 布里淵應(yīng)變與頻移，它們的溫度存在線性關(guān)系。 我們由理論公式推導(dǎo) 可知，接收光功率與傳感光纖長度、光散射棲合系數(shù) (ac)導(dǎo) 入纖激勵光能量和光纖衰減系數(shù)有關(guān)，因此要提高接收光功率應(yīng)從提高入纖光能量、光散射系數(shù)和與減少光衰減這三方面考慮。傳感光纖和參考光纖 的反射光在耦 合器處疊加，產(chǎn)生干涉效應(yīng)。同時，由 2 端發(fā)出的光也將在 1 端產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉條紋?？梢圆扇∫韵聨追N技術(shù) : （ 1)對窄帶激光光源加調(diào)制。也就是說，這兩路信號是互相關(guān)的。其基本原理如圖 27 所示。數(shù)據(jù)處理單元和中央控制計(jì)算機(jī)位于 室內(nèi)，多臺數(shù)據(jù)處理單兀通過 TCP/IP 協(xié)議與中 央控制計(jì)算機(jī)相連，形成一個以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。另外，可根據(jù)設(shè)定的報警門 限，對干擾信號進(jìn)行判別，如果小于 報警門限，則不發(fā)出報警，如果大于 報警門限，則驅(qū)動繼電器電路發(fā)出報警。侵入者在圍欄上的行為使得光纖傳感器受到擾動，光纖傳感器中傳遞的信 號的也將受到相應(yīng)的調(diào)制。 報警系統(tǒng)解決方案的設(shè)計(jì) 我們?nèi)粢@得一次完整的報警事件信息，就必須把上面所說的信號特點(diǎn)和相關(guān)的信號結(jié)合起來分析。截斷圍欄后由于殘余力的作用，故在尖銳峰值旁邊伴隨著許多小的峰值信號的特點(diǎn)。 1)風(fēng)吹圍欄 如圖 43 所示，根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)風(fēng)吹測試采集的具有概括性特點(diǎn)的信號。 圖 44 雨淋圍欄波形圖 本章小結(jié) 本章主要對光纖圍欄的模型的建立的講解，并對相關(guān)擾動信號的波形進(jìn)行分析。 長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 參考文獻(xiàn) [1]廖延彪等 . 光纖傳感器的今日與發(fā)展 [J].傳感器世界， 20xx, 2: 612. [2]廖延彪 . 光纖光學(xué) [M]. 第一版 . 北京 : 清華大學(xué)出版社， 20xx: 54212. [3]周 書 拴等 . 光纖聲傳感器研究 [J]. 聲學(xué)學(xué)報， 1995, 20(6): 469472. [4]蘇建元等 .基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的工業(yè)過程故障診斷與報警系統(tǒng) [J]. 動力學(xué)與控制學(xué)報， 20xx,4(3): 254 一 288. [5] et al. Optical kerreffect in long fibers [J]. Applied Optics, 1981, 20(8): 1403 一 1406. [6] Hu Aizi et al. Characteristics of the Etched Longperiod Fiber Gratings [J]. Acta OpticalSinica, 20xx, 33(8): 916 一 919. [7] et al. Distributed fiberoptic intrusion sensor system [J]. Journal of LightwaveTechnology, 20xx, 23: 20xx 一 2083. [8]劉 麗 輝等 . 光纖光柵傳感器的解調(diào)技術(shù)進(jìn)展 [J]. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展， 20xx, 7: 3539. [9]喻駿等 . 光纖傳感器網(wǎng)頻域復(fù)用系統(tǒng)的理論分析 [J]. 傳感技術(shù)學(xué)報， 20xx, 3: 4852. [10]耿軍平等 . 基于布單淵散射的 分布式光纖傳感器的進(jìn)展 [J]. 測試技術(shù)學(xué)報， 20xx, 16 (2): 87 一 91. [11]胡志新等 . 利用分布式光纖傳感技術(shù)檢測天然氣竹道 [J]. 傳感器技術(shù)， 20xx, 22 (10):4851. [12] PengChun Peng et al. Long distance FBG sensor system using a linearcavity fiber Ramanlaser scheme [J]. IEEE Photonics Technology Letters, 20xx, 16(2): 575 一 577.