CN105488968A - 一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源及其制作方法 - Google Patents

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陆海丰
丁永奎
沈春光
金兵
樊旭年
仝芳轩
冯小蔚
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Abstract

本发明公开了一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源，其特征在于所述振动源包括压电陶瓷，所述压电陶瓷表面绕有缠绕裸纤，所述缠绕裸纤一端连接光纤尾端处理器，绕有缠绕裸纤的压电陶瓷和尾端处理器封装在压电陶瓷封装内，并在压电陶瓷封装上设置驱动接头与压电陶瓷连接，缠绕裸纤的另一端引出压电陶瓷封装外形成振动信号输出端，压电陶瓷封装上的驱动接头与信号发生器连接。本发明的优点是该振动源重复性高，可以将振动源精确控制压电陶瓷处，不会对其他地方产生扰动；可调精度高，可以通过示波器施加不同频率、强度、波形的信号，可以模拟现实中的各种频率的振动信号；可以得到很高的精度，并且能够得到量化的性能指标数据。

Description

一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源及其制作方法
技术领域
本发明涉及光纤振动入侵探测系统领域，具体地说是一种用于定位型光纤振动主机的振动源及其制作方法。
背景技术
光纤振动入侵探测系统是一种利用光纤振动传感技术探测并指示进入或试图进入防护范围行为的报警系统。系统能够检测入侵信息的区域范围，在实际使用中分为硬件防区或软件防区。硬件防区是指根据实际光纤传感单元的硬件位置进行划分的设防区域；软件防区是指在软件中对不同防范位置进行划分的设防区域。光纤振动入侵探测系统主要由光纤振动传感功能模块、信号处理功能模块、报警控制及显示功能模块组成。
为了检测光纤振动入侵探测系统的性能，公安部原来对入侵报警功能的测试标准为：
根据产品说明书规定的敷设方式，将任意一段长度不大于1000mm的光纤振动传感器敷设在长度700mm，宽度为500mm和厚度为5mm的玻璃一端，玻璃板下方四个角用10mm×10mm×10mm的金属踮起，敷设距离为距玻璃一端100mm（距另一端600mm），在距离光缆500mm处的放置一个垫块，垫块高度为300mm(如图1)，将3个Φ35mm玻璃圆球或Φ50mm重150g的橡胶球在2s内连续从垫块顶部推下。重复3次试验，探测器均应给出入侵报警信号。
公安部新草拟的标准，规定对于不同敷设区域的探测报警行为应满足如下要求：
外敷式光纤振动入侵探测系统报警实验方法是抽取探测光缆特定区域进行试验（干涉型产品或涉及干涉原理的复合型产品，抽取任意防区，选取防区中间区域进行测试；光栅光纤型产品或涉及光纤光栅原理的复合型产品，抽取任意光纤光栅节点，选取节点附近区域进行测试；时域反射型产品或涉及时域反射原理的复合型产品，宜抽取任意软件防区或光缆上任意节点，可选取软件防区中间区域或任意节点进行测试）。抽取区域应覆盖整个设防区域的30%以上。
可选用（A）或（B）的方式作为试验方法。
（A）选用冲击锤或摆锤用2J能量对传感光缆试验区域附着的安装载体进行一组5次冲击，每次冲击间隔1秒，连续实施三组，每组冲击均应产生报警，每组冲击时间间隔不宜小于30s。冲击点应位于距离传感光缆10-20cm处，宜在试验区域的安装载体上尽可能分布广泛，两个冲击点之间的距离不超过30cm。
（B）在抽取的试验区域进行测试，根据施工方或使用方提出的入侵模拟行为方法如，人为攀爬、翻越围栏（可根据实际场景选用梯子等工具，攀爬、翻越围栏时需接触安装载体）、人为破坏外敷安装载体、用硬物、重物（如铁锹、棍棒等）敲击撞击载体、人为移动、拆除探测光缆或安装载体，系统应进行报警。
嵌入式光纤振动入侵探测系统产品测试时分别抽取任意传感光缆近端、中间段、远端区域任意位置分别进行测试。抽取区域应覆盖整个设防区域的30%以上。
嵌墙式安装系统推荐选用（C）作为试验方法。地埋式安装系统推荐选用（D）作为试验方法。
（C）选用冲击锤或下落钢球用5J能量对传感光缆试验位置嵌入的安装载体进行一组5次冲击，每次间隔3秒，连续实施三组，每组冲击均应产生报警，每组冲击时间间隔不宜小于30s。冲击点应尽可能与嵌入光缆法向垂直，宜在安装载体上尽可能分布广泛，两个冲击点之间的距离不超过10m。
（D）在传感光缆试验位置进行测试，可根据施工方或使用方提出的试验方法如人为挖掘、踩踏载体（可根据实际场景选用铁锹、镐头、挖掘机等工具）、人为或使用特定物体穿越安装载体、人为敲击撞击、破坏移动传感光缆或安装载体，系统应进行报警。
申请人在试验过程中发现，利用冲击锤或下落钢球做试验时，振动源的位置以及振动的幅度不易控制，容易对其他地方产生扰动，影响试验的精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源，其重复精度高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源，其特征在于所述振动源包括压电陶瓷，所述压电陶瓷表面绕有缠绕裸纤，所述缠绕裸纤的缠绕张力为30~50g，所述缠绕裸纤一端连接光纤尾端处理器，绕有缠绕裸纤的压电陶瓷和尾端处理器封装在压电陶瓷封装内，并在压电陶瓷封装上设置驱动接头与压电陶瓷连接，缠绕裸纤的另一端引出压电陶瓷封装外形成振动信号输出端，压电陶瓷封装上的驱动接头与信号发生器连接。
根据本发明的优选实施例，所述缠绕裸纤的长度为3~10m，缠绕裸纤采用弯曲不敏感单模光纤（G657）。
根据本发明的优选实施例，所述压电陶瓷为圆柱形，高度为10~20cm，直径为3~8cm。
本发明的目的在于提供一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源的制作方法，制作的振动源重复精度高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源的制作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、在压电陶瓷表面绕设有缠绕裸纤，缠绕张力为30~50g；B、缠绕裸纤的一端连接尾端处理器；C、将绕有缠绕裸纤的压电陶瓷和尾端处理器封装在压电陶瓷封装内，将缠绕裸纤的另一端引出压电陶瓷封装外，形成振动信号输出端；D、在压电陶瓷封装上设置驱动接头与压电陶瓷连接；E、将所述驱动接头与正弦波电压信号发生器连接。
所述信号发生器发出正弦波电压信号，压电陶瓷在收到电压信号后产生振动，利用缠绕在压电陶瓷表面的裸纤采集振动信号进行输出，被测分布式定位型光纤振动主机采集到该振动信号的振动幅度，并记录振动源的位置，以此和出厂标准做对比，判断被测分布式定位型光纤振动主机是否合格。本发明的优点是：1、重复性高，可以将振动源精确控制压电陶瓷处，不会对其他地方产生扰动；信号由信号发生器产生，误差很小；2、可调精度高，可以通过示波器施加不同频率、强度、波形的信号，可以模拟现实中的各种频率的振动信号；3、通过压电陶瓷标定分布式定位型光纤振动主机，可以得到很高的精度，并且能够得到量化的性能指标数据。
附图说明
图1为本发明的振动源的系统框图。
图2为本发明的一个实施例的结构示意图。
图中包括：
1、分布式定位型光纤振动主机，
2、光纤，
3、压电陶瓷，
4、光纤尾端处理器，
5、信号发生器，
6、振动源，
7、缠绕裸纤
8、压电陶瓷封装，
9、驱动接头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图所示，一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源，其特征在于所述振动源包括压电陶瓷3，所述压电陶瓷3表面绕有缠绕裸纤7，所述缠绕裸纤7的缠绕张力为30~50g，所述缠绕裸纤7一端连接光纤尾端处理器4，绕有缠绕裸纤7的压电陶瓷和尾端处理器4封装在压电陶瓷封装8内，并在压电陶瓷封装8上设置驱动接头9与压电陶瓷3连接，缠绕裸纤7的另一端引出压电陶瓷封装8外形成振动信号输出端，压电陶瓷封装8上的驱动接头9与信号发生器5连接。
所述振动信号输出端通过光纤2与分布式定位型光纤振动主机连接，压电陶瓷封装上的驱动接头9与信号发生器5连接，所述信号发生器5发出正弦波电压信号，压电陶瓷3在电压作用下产生振动形成振动源6，带动缠绕裸纤振动，分布式定位型光纤振动主机采集缠绕裸纤振动信号，根据分布式定位型光纤振动主机输出的振动波形和振动位置进行标定。光纤尾端处理器4用来处理光纤端面，为现有技术，在此不再赘述。
振动源6输出端跳线直接接到分布式定位型光纤振动主机（FPSS-P），信号发生器5接到振动源6的驱动接头9上。
根据本发明的优选实施例，分布式定位型光纤振动主机的标定方法包括以下步骤：
由20km光纤、带封装的压电陶瓷和尾端处理器组成标定装置，光纤的一端连接分布式定位型光纤振动主机（FPSS-P），光纤的另一端连接压电陶瓷封装上的振动信号输出端，并把压电陶瓷封装上的驱动接头连接至信号发生器；
接通电源，打开FPSS-P主机及信号发生器；
设置信号发生器：频率1kHz，波形为正弦波，电压为20v；
打开主机上位机软件用于查看振动波形；
记录10次无振动波形幅度、有振动波形幅度以及振动发生位置；
取结果均值与出厂标准作对比，看是否合格。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源，其特征在于所述振动源包括压电陶瓷，所述压电陶瓷表面绕有缠绕裸纤，所述缠绕裸纤的缠绕张力为30~50g，所述缠绕裸纤一端连接光纤尾端处理器，绕有缠绕裸纤的压电陶瓷和尾端处理器封装在压电陶瓷封装内，并在压电陶瓷封装上设置驱动接头与压电陶瓷连接，缠绕裸纤的另一端引出压电陶瓷封装外形成振动信号输出端，压电陶瓷封装上的驱动接头与信号发生器连接。
2.如权利要求1所述的用于标定分布式定位型光纤振动主机的振动源，其特征在于：所述缠绕裸纤的长度为3~10m。
3.如权利要求1所述的用于标定分布式定位型光纤振动主机的振动源，其特征在于：所述压电陶瓷为圆柱形，高度为10~20cm，直径为3~8cm。
4.一种用于标定定位型光纤振动主机的振动源的制作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、在压电陶瓷表面绕设有缠绕裸纤，缠绕张力为30~50g，B、缠绕裸纤的一端连接尾端处理器；C、将绕有缠绕裸纤的压电陶瓷和尾端处理器封装在压电陶瓷封装内，将缠绕裸纤的另一端引出压电陶瓷封装外，形成振动信号输出端；D、在压电陶瓷封装上设置驱动接头与压电陶瓷连接；E、将所述驱动接头与正弦波电压信号发生器连接。
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