专利名称：基于单光纤光缆周界安防系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及单光纤光缆周界安防系统，适用于光纤传感、光纤通信等领域。
背景技术：
现代周界安防系统中应用于军事重地、银行、博物馆、机场、港口等高保密要求或大范围周界安全需求的区域，对于及时发现和定位入侵行为发挥着重要作用。而随着光纤技术的发展，光纤在现代周界安防系统中发挥着越来越重要的作用。目前，基于光纤的周界安防系统主要有如下方法光功率损耗法、基于多模光纤散斑传感器的方法、光时域反射法、萨格奈克干涉场法。光功率损耗法是通过实时监测被测光纤接收端的光功率变化来达到识别干扰信号的目的，这种方法精度低而且不能准确定位；多模光纤散斑传感器法是利用光波在多模光纤由于不同传输模式之间的干涉形成散斑，散斑图像受外界扰动发生变化用CCD记录散斑，就可以感知多模光纤上受到扰动，这一方法要求使用特种多模光纤，成本较高；光时域反射法是利用光的后向散射和菲涅尔反射原理，接受反向散射光，利用距离和时间的关系探测出光纤扰动的位置，这种方法测量信号很微弱，不适用动态检测，而且其成本较高；萨格奈克干涉场法是利用光缆中的两根光纤构成萨格奈克干涉场来检测干扰信号，如美国专利US 2003/0198425A1，这种方法需要两根光纤，随着传输距离的增加，光纤的损耗双倍增加，光缆识别的准确率大大降低。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单光纤光缆周界安防系统。本发明的技术方案一种单光纤光缆周界安防系统，该系统光源的输出端接相位调制器的输入端，相位调制器的输出端接Y分支器的第一分支，Y分支器的第二分支接光电探测器的输入端，Y分支器的第三分支接光纤的一端，入侵信号施加在光纤上，光电探测器的输出接放大电路的输入端，放大电路的输出接信号处理模块的输入端，信号处理模块的一个输出端接显示模块，另一个输出端接扬声器；光纤尾端的端面研磨成斜面端面。光源发出的光经相位调制器调制后通过三端口耦合器入射到光纤上，经过光纤尾端端面反射回来的光再次通过耦合器到达光电探测器，两束光的干涉模式沿着光纤分布，形成一串或明或暗的区域，在稳定状态下干涉模式不会改变，光电探测器检测到同样强度的光，若有入侵信号干扰，干涉模式的位置发生改变，光电探测器将会检测到的两次光强发生变化，第一次为光强变化信号直接到达光电探测器，第二次为光强信号为经过光纤端面反射后到达光电探测器，光信号经过光电探测器后变成电信号，再经过放大电路放大后送入信号处理模块，通过两次光强信号变化到达探测器的时间差，可以计算出入侵信号发生的位置，具体计算公式为s = L-l/2*At*C/n(其中S为入侵点距离光电探测器的距离，L为光纤的长度，At为两次光强信号到达探测器的时间差，C为光在真空中的速度，η为光纤的折射率)，输出的信号通过显示模块显示，并将音频信号通过扬声器传送。Y分支器由三端口耦合器取代，光源的输出端接相位调制器的输入端，相位调制器的输出端接三端口耦合器的第一端口，三端口耦合器的第二端口接光电探测器的输入端，三端口耦合器的第三端口接光纤的一端；光纤尾端的端面研磨成与水平面垂直的平面端面。Y分支器由三端口环形器取代，光源的输出端接相位调制器的输入端，相位调制器的输出端接三端口环形器的第一端口，三端口环形器的第二端口接光电探测器的输入端，三端口环形器的第三端口接光纤的一端；光纤的尾端接反射器。本发明的有益效果本发明提出的单光纤光缆周界安防系统，结构简单，易于实 现；仅需要单根光纤就可以构成干涉场来检测和定位入侵信号.例如本系统可以应用机场安防系统时，当有入侵信号的干扰时，光电探测器就会探测到两次光强信号的变化，第一次为光强变化信号直接到达光电探测器，第二次为光强信号为经过光纤端面反射后到达光电探测器，根据两次光强信号变化到达探测器的时间差，可以计算出入侵信号发生的位置，发出告警信息。本发明提出的单光纤光缆周界安防系统能够对各种入侵事件及时识别响应，且具有长距离监控、高精度定位功能、低能源依赖性、高环境耐受性、抗电磁干扰、抗腐蚀、结构简单等特性。


图I采用Y分支器的单光纤周界安防系统结构示意图。图2采用三端口耦合器的单光纤周界安防系统结构示意图。图3采用三端口环形器的单光纤周界安防系统结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。实施例一，见图1，一种单光纤光缆周界安防系统，该系统的光源I的输出端接相位调制器13的输入端，相位调制器13的输出端接Y分支器的第一分支101，Y分支器的第二分支102接光电探测器3的输入端,Y分支器的第三分支103接光纤4的一端,敲击信号5施加在光纤4上,光电探测器3的输出接放大电路6的输入端,放大电路6的输出接信号处理模块7的输入端，信号处理模块7的一个输出端接显不模块8,另一个输出端接扬声器9。光纤4尾端的端面研磨成斜面端面。光源I发出的光经相位调制器13调制后通过Y分支器入射到光纤上，经过光纤4尾端端面反射回来的光再次通过耦合器到达光电探测器3，入射光和反射光的干涉模式沿着光纤分布，形成一串或明或暗的区域，在稳定状态下干涉模式不会改变，光电探测器3检测到同样强度的光，若有入侵信号干扰，干涉模式的位置发生改变，光电探测器3检测到的两次光强发生变化，第一次为光强变化信号直接到达光电探测器，第二次为光强信号为经过光纤端面反射后到达光电探测器，光信号经过光电探测器3后变成电信号，再经过放大电路6放大后送入信号处理模块7，通过两次光强变化信号变化的时间差，可以计算出入侵信号发生的位置，具体计算公式为S = L-l/2*At*C/n(其中S为入侵点距离光电探测器的距离，L为光纤的长度，At为两次光强信号到达探测器的时间差，C为光在真空中的速度，η为光纤的折射率)，输出的信号通过显示模块8显示，并将音频信号通过扬声器9传送。
本实施例所述的光源为白光光源，光纤长度为10km，光纤尾端的端面反射率为1%，相位调制器的调制频率为100HZ。实施例二，见图2，一种单光纤光缆周界安防系统，该安防系统的光源I的输出端接相位调制器13的输入端，相位调制器13的输出端接接三端口耦合器的第一端口 21，三端口耦合器的第二端口 22接光电探测器3的输入端，三端口耦合器的第三端口 23接光纤4的一端，敲击信号5施加在光纤4上,光电探测器3的输出接放大电路6的输入端,放大电路6的输出接信号处理模块7的输入端，信号处理模块7的输出端接显示模块8，另一个输出端接扬声器9。光纤4尾端的端面研磨成与水平面垂直的平面端面。光源I发出的光经相位调制器13调制后通过三端口耦合器入射到光纤上，经过光纤4尾端端面反射回来的光再次通过耦合器到达光电探测器3，入射光和反射光的干涉模式沿着光纤分布，形成一串或明或暗的区域，在稳定状态下干涉模式不会改变，光电探测器3检测到同样强度的光，若有入侵信号干扰，干涉模式的位置发生改变，光电探测器3检测到的两次光强发生变化，第一次为光强变化信号直接到达光电探测器，第二次为光强信号为经过光纤端面反射后到达光电探测器，光信号经过光电探测器3后变成电信号，再经过放大电路6放大后送入信号处理模块7，通过两次光强变化信号变化的时间差，可以计算出入侵信号发生的位置，具体计算公式为S = L-l/2*At*C/n(其中S为入侵点距离光电探测器的距离，L为光纤的长度，At为两次光强信号到达探测器的时间差，C为光在真空中的速度，η为光纤的折射率)，输出的信号通过显示模块8显示，并将音频信号通过扬声器9传送。本实施例所述的光源为1310nm激光光源,光纤长度为30km,光纤尾端的端面反射率为4%，相位调制器的调制频率为1000HZ。实施例三，见图3，一种单光纤光缆周界安防系统，该系统光源I的输出端接相位调制器13的输入端，相位调制器13的输出端接接三端口环形器的第一端口 111，三端口环形器的第二端口 112接光电探测器3的输入端，三端口环形器的第三端口 113接光纤4的一端，敲击信号5施加在光纤4上,光电探测器3的输出接放大电路6的输入端,放大电路6的输出接信号处理模块7的输入端，信号处理模块7的输出端接显示模块8，另一个输出端接扬声器9。光纤4尾端接反射器10。光源I发出的光经相位调制器13调制后通过三端口环形器入射到光纤上，经过光纤4尾端端面反射回来的光再次通过耦合器到达光电探测器3，入射光和反射光的干涉模式沿着光纤分布，形成一串或明或暗的区域，在稳定状态下干涉模式不会改变，光电探测器3检测到同样强度的光，若有入侵信号干扰，干涉模式的位置发生改变，光电探测器3检测到的两次光强发生变化，第一次为光强变化信号直接到达光电探测器，第二次为光强信号为经过反射器反射后到达光电探测器，光信号经过光电探测器3后变成电信号，再经过放大电路6放大后送入信号处理模块7，通过两次光强变化信号变化的时间差，可以计算出入侵信号发生的位置，具体计算公式为S = L-l/2*At*C/n(其中S为入侵点距离光电探测器的距离，L为光纤的长度，At为两次光强信号到达探测器的时间差，C为光在真空中的速度，η为光纤的折射率)，输出的信号通过显示模块8显示，并将音频信号通过扬声器9传送。本实施例所述的光 源为1550nm光源,光纤长度为100km,光纤尾端的端面反射率为90%，相位调制器的调制频率为2000HZ。上述内容仅是对本发明较佳实施例的详细说明，而本发明的保护范围并不限于上述内容，本领域的技术人员可以根据本方明的思想，对本发明进行各种变形和修饰，这些应属于本发明的保护范围。本发明所使用的器件均为市售器件。
权利要求
1.一种基于单光纤的光缆周界安防系统，其特征在于该系统光源(I)的输出端接相位调制器(13)的输入端，相位调制器(13)的输出端接Y分支器的第一分支(101)，Y分支器的第二分支(102)接光电探测器(3)的输入端，Y分支器的第三分支(103)接光纤(4)的一端，敲击信号(5)施加在光纤⑷上，光电探测器(3)的输出接放大电路(6)的输入端，放大电路(6)的输出接信号处理模块(7)的输入端,信号处理模块(7)的一个输出端接显不模块(8),另一个输出端接扬声器(9)； 光纤(4)尾端的端面研磨成斜面端面。
2.根据权利要求I所述的基于单光纤的光缆周 界安防系统，其特征在于Y分支器由三端口耦合器取代，光源(I)的输出端接相位调制器(13)的输入端，相位调制器(13)的输出端接三端口耦合器的第一端口(21)，三端口耦合器的第二端口(22)接光电探测器(3)的输入端，三端口耦合器的第三端口(23)接光纤(4)的一端； 光纤(4)尾端的端面研磨成与水平面垂直的平面端面。
3.根据权利要求I所述的基于单光纤的光缆周界安防系统，其特征在于Υ分支器由三端口环形器取代，光源(I)的输出端接相位调制器(13)的输入端，相位调制器(13)的输出端接三端口环形器的第一端口(111)，三端口环形器的第二端口(112)接光电探测器(3)的输入端，三端口环形器的第三端口(113)接光纤(4)的一端； 光纤(4)的尾端接反射器(10)。
全文摘要
一种基于单光纤的光缆周界安防系统，适用于光纤通信、光纤传感等领域。该系统光源(1)的输出端接相位调制器(13)的输入端，相位调制器的输出端接Y分支器的第一分支(101)，Y分支器的第二分支(102)接光电探测器(3)的输入端，Y分支器的第三分支(103)接光纤(4)的一端，敲击信号(5)施加在光纤上，光电探测器的输出接放大电路(6)的输入端，放大电路的输出接信号处理模块(7)的输入端，信号处理模块的输出端接显示模块(8)和扬声器(9)，光纤尾端的端面研磨成斜面端面。该单光纤光缆周界安防系统结构简单，易于实现，仅需要单根光纤就可以构成干涉场来检测和定位入侵信号。
文档编号G01V8/10GK102622840SQ20121010207
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者周倩, 宁提纲, 张婵, 李晶, 李超, 油海东, 裴丽, 陈宏尧 申请人:北京交通大学