CN104680696A - 一种光纤入侵监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于入侵报警技术领域，公开了一种光纤入侵监测系统，包括：光源、第一、第二以及第三光纤耦合器、第一传感光纤、第二传感光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器以及控制器；以光纤为介质，光源通过第一光纤耦合器分别与第二光纤耦合器和第三光纤耦合器相连，第二光纤耦合器的输出端与第一传感光纤相连，第三光纤耦合器的输出端与第二传感光纤相连；第一光电探测器与第一光纤耦合器相连、第二光电探测器与第二光纤耦合器相连、第三光电探测器第三光纤耦合器相连；第一光电探测器、第二光电探测器以及第三光电探测器分别与控制器输入端相连本发明采用双干涉结构，三段干涉，提升入侵信息采集的可靠性和全面性。

Description

一种光纤入侵监测系统
技术领域
本发明涉及入侵报警技术领域，特别涉及一种光纤入侵监测系统。
背景技术
目前，常见的基于干涉结构的光纤入侵监测系统是由光源、耦合器、光纤、光电探测器以及数据处理部分组成。其基本原理是利用由于振动导致的光纤形变，引起其内部传输光的相位变化，使两束由调制器产生的相干光所产生的干涉条纹发生变化，最终反映为输出光强的变化，通过对光强信号进行分析处理，实现对入侵行为的监测。
但是，不同的干涉结构对振动信号的响应灵敏度各不相同，其中Sagnac干涉结构灵敏度较低；Michelson干涉结构和Mach-Zehnder干涉结构灵敏度较高。这会导致基于Sagnac干涉的监测系统容易漏报，而基于Michelson干涉和Mach-Zehnder干涉的监测系统容易误报，从而导致数据的可靠性很低。目前主流解决方案是加强软件算法，但是由于入侵行为的复杂性，单纯对软件算法进行优化并不能很好的解决硬件上的漏洞。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提升入侵检测可靠性的系统，大大降低误报和漏报的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种光纤入侵监测系统，包括：光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合、第三光纤耦合、第一传感光纤、第二传感光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器以及控制器；
以光纤为介质，所述光源通过所述第一光纤耦合器分别与所述第二光纤耦合器和所述第三光纤耦合器相连，所述第二光纤耦合器的输出端与所述第一传感光纤相连，所述第三光纤耦合器的输出端与所述第二传感光纤相连；所述第一光电探测器与所述第一光纤耦合器相连、所述第二光电探测器与所述第二光纤耦合器相连、第三光电探测器与所述第三光纤耦合器相连；所述第一光电探测器、所述第二光电探测器以及所述第三光电探测器分别与所述控制器输入端相连；
其中，所述光源输出的光信号经由所述第一光纤耦合器分成两束相干光分别通过所述第二光纤耦合器以及所述第三光纤耦合器发送给所述第一传感光纤和第二传感光纤；
所述第二光纤耦合器以及所述第三光纤耦合器分别输出两束相干光；经由所述第一传感光纤以及所述第二传感光纤返回的光信号分别由所述第二光探测器和所述第三光探测器检测干涉强度，并发送给所述控制器；
所述第一光探测器检测于所述第二光纤耦合器以及第三光纤耦合器返回的干涉光在所述第一光纤耦合器处干涉后的干涉强度，并发送给所述控制器。
进一步地，所述第二光纤耦合器和所述第三光纤耦合器处进行Sagnac干涉；在所述第一光纤耦合器处进行Michelson干涉或者Mach-Zehnder干涉。
进一步地，所述光源为直流光源。
本发明提供的光纤入侵监测系统为了克服现有的基于单一干涉结构的光纤入侵监测系统所存在的漏报和误报问题采用基于三段干涉结构的双灵敏度光纤入侵监测系统。采用Sagnac干涉和Michelson干涉结构同时对入侵行为进行监测，实现了同时用两种干涉结构对传感光纤振动信号的监测，大大提升了后续信号分析数据的全面性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光纤入侵监测系统的光路图；
图2为本发明实施例提供的第一光电探测器测得的入侵信号图；
图3为本发明实施例提供的第二光电探测器测得的入侵信号图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种光纤入侵监测系统，包括：光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合、第三光纤耦合、第一传感光纤、第二传感光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器以及控制器；
以光纤为介质，光源通过第一光纤耦合器分别与第二光纤耦合器和第三光纤耦合器相连，第二光纤耦合器的输出端与第一传感光纤相连，第三光纤耦合器的输出端与第二传感光纤相连；第一光电探测器与第一光纤耦合器相连、第二光电探测器与第二光纤耦合器相连、第三光电探测器第三光纤耦合器相连；第一光电探测器、第二光电探测器以及第三光电探测器分别与控制器输入端相连；
其中，光源采用直流光源，输出的光信号经由第一光纤耦合器分成两束相干光分别通过第二光纤耦合器以及第三光纤耦合器发送给第一传感光纤和第二传感光纤；
第二光纤耦合器以及第三光纤耦合器分别接收第一光纤耦合器输出的两束相干光中的一束，并将其分为两束，从而输出两束相干光；经由第一传感光纤返回的光信号在第二传感光纤处发生Sagnac干涉并发送给第一光纤耦合器，由第二光探测器检测干涉强度，并发送给控制器；经由第二传感光纤返回的光信号在第三传感光纤处发生Sagnac干涉并发送给第一光纤耦合器，由第三光探测器检测干涉强度，并发送给控制器；从而实现第一阶段的信号采集。
第一光探测器检测于第二光纤耦合器以及第三光纤耦合器返回的四束干涉光在第一光纤耦合器处通过Michelson干涉结构或者Mach-Zehnder干涉结构，进行干涉后的干涉强度，并发送给控制器；完成第二阶段的信号采集。
第一传感光纤和第二传感光纤的长度差影响光程差，优选的，第一传感光纤和第二传感光纤的长度差小于直流光源的相干长度；且采用单模光纤。
在发生侵入的情况下，传感光纤振动变形，导致干涉强度变化，从而可以在控制器端得到相应的提示报警，实现入侵检测报警。
参见图2和图3，从2S开始，对第一传感光纤模拟入侵行为，第一光电探测器和第二光电探测器得到的信号图。对于同样的入侵行为，两种不同的干涉结构所得到的数据有明显区别，这为后续数据分析提供了更全面的分析依据，避免了由于自身局限造成漏报或者误报，大大提升了数据采集的可靠性。
本发明提供的光纤入侵监测系统为了克服现有的基于单一干涉结构的光纤入侵监测系统所存在的漏报和误报问题采用基于三段干涉结构的双灵敏度光纤入侵监测系统。采用Sagnac干涉和Michelson干涉结构同时对入侵行为进行监测，实现了同时用两种干涉结构对传感光纤振动信号的监测，大大提升了后续信号分析数据的全面性和可靠性。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种光纤入侵监测系统，其特征在于，包括：光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第一传感光纤、第二传感光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器以及控制器；
以光纤为介质，所述光源通过所述第一光纤耦合器分别与所述第二光纤耦合器和所述第三光纤耦合器相连，所述第二光纤耦合器的输出端与所述第一传感光纤相连，所述第三光纤耦合器的输出端与所述第二传感光纤相连；所述第一光电探测器与所述第一光纤耦合器相连、所述第二光电探测器与所述第二光纤耦合器相连、第三光电探测器与所述第三光纤耦合器相连；所述第一光电探测器、所述第二光电探测器以及所述第三光电探测器分别与所述控制器输入端相连；
其中，所述光源输出的光信号经由所述第一光纤耦合器分成两束相干光分别通过所述第二光纤耦合器以及所述第三光纤耦合器发送给所述第一传感光纤和第二传感光纤；
所述第二光纤耦合器以及所述第三光纤耦合器分别输出两束相干光；经由所述第一传感光纤以及所述第二传感光纤返回的光信号分别由所述第二光探测器和所述第三光探测器检测干涉强度，并发送给所述控制器；
所述第一光探测器检测于所述第二光纤耦合器以及第三光纤耦合器返回的干涉光在所述第一光纤耦合器处干涉后的干涉强度，并发送给所述控制器。
2.如权利要求1所述的光纤入侵监测系统，其特征在于：所述第二光纤耦合器和所述第三光纤耦合器处进行Sagnac干涉；在所述第一光纤耦合器处进行Michelson干涉或者Mach-Zehnder干涉。
3.如权利要求1所述的光纤入侵监测系统，其特征在于：所述光源为直流光源。
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