光纤传感器周界报警器

目前，有多种技术可以应用于光纤围栏，主要可以分为四种:一是利用后向散射光的光时域反射定位技术(OTDR: optical time domain reflectometry) ;二是利用前向传输光在单模光纤的两个正交偏振模受到扰动时模式间产生耦合;三是利用逆向传输的泵浦光和探测光之间的非线性效应;四是利用Sagnac , Mickelson , M-Z 等干涉仪对扰动定位。

OTDR技术的原理是:光脉冲在光纤中传播时，由于瑞利散射而发生能量损耗，通过监测后向散射光强度，就可以获得散射系数或衰减程度沿光纤的分布状况。

Sagnac光纤干涉技术的基本原理是利用在由同一光纤构成的光纤环中沿相反方向前进的两光波，在外界因素作用下产生不同的相移。通过干涉效应进行检测。

Michelson光纤干涉技术 光源发出的光，经藕合器分为两路，分别入射到传感光纤和参考光纤。传感光纤和参考光纤的反射光在藕合器处叠加，产生干涉效应。

1、铁艺介质的安装方式

1)光缆铺设方式:

在铁艺上铺设光缆时，由于铁艺较硬，应增加传感光缆的数量以保证能可 靠地感应到入 侵信号。通过分析入侵者翻越围栏的动作特点，建议沿铁艺最顶端、中间和最底端的水平铁 栏杆各铺设一道传感光缆。在铁艺围栏中，有的铁艺会安装在柱子，如果支柱的面积不大，铺设光缆时可直接越过柱子。但有些支柱的横截面比较大，容易被入侵者利用这个区域进入，所以对这样 的区域必须加以保护。可在支柱顶部安装铁网，铺设光缆时，将传感光缆铺设到该铁网上。

如需提高警戒级别，可在铁艺围栏的中间部分铺设一道或多道传感光缆。

2)采集器的安装方式:

采集器可固定于铁艺支柱上。在距离地面约 1.5 米处，用夹具或绑扎带将接续盒牢固地 固定在介质上。如果两个铁艺之间是较宽的砌砖柱子，则接续盒可固定在柱子上，用膨胀螺 栓加以固定。

2、围网介质的安装方式

1)光缆铺设方式:

光缆铺设于铁丝网围栏上时，可根据铺设介质对软硬程度选择以下方式

直线型:

这种铺设方式可探测到攀爬、翻越的入侵方式。由于采用直线铺设方式铺设，所需光缆 较少，适用于警戒级别较低的场所。传感光缆应铺设在铁网高度约 3/4 处，呈水平直线铺设， 每隔 40 厘米用防紫外线扎带或专用绑扎带将光缆与铁网网格紧密固定。

平行线型:

这种铺设方式可探测到攀爬、翻越、剪网、梯子辅助翻越等入侵方式。通过采用水 平铺 设多道光缆的方式，可增大围栏的感应面积，从而有效地探测到较弱的入侵信号。

该方式适用于警戒级别较高的场所。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。

2)对于加固部分的处理传感光缆的灵敏度在整个防区范围具有一致性，但介质的松紧度是会有变化的，所以在铺设传感光缆时要考虑这一因素的影响，在较紧的介质上铺设的光缆感应面积要比在较松的介质上铺设的光缆的感应面积大，例如在铁网的立柱部分、防区末端部分铺设光缆时。

3)采集器的安装方式:

采集器可固定于铁网连接处的支柱或铁网上，距离地面约1.5米处。为避免采集器安装松散引起误报，应选择结实牢固的支柱或紧拉的铁网作为安装点。安装时可选用紧固夹具进行固定，也可采用绑扎线绑扎固定，但无论采取何种方式，须让采集器紧密而可靠地固定在介质上。

3、围墙介质的安装方式

1)光缆铺设方式:

针对围墙的入侵方式常见的有凿墙和翻越，其防范方式对应两种解决方案。

防范凿墙:

凿墙是一种常见的针对围墙的入侵方式，传感光缆可以采集到入侵者凿墙时产生的微小振动。施工人员可采用平行线型方式在墙面上铺设两道光缆，围墙的高度不应超过2米，光缆应固定在距离地面0.5米和1.5米处，如果围墙高度大于2米，则高度每增加1米，需增加一道光缆，光缆水平固定在该区域的中部。为了保证传感光缆能感应到凿墙时产生的振动，必须保证墙面结实，砖快不能有松动，并且光缆应紧密地附着在围墙表面。可使用线卡子每隔50厘米进行固定。

如果入侵者采用翻越的方式进入，则此过程中产生的振动极其微弱，传感光缆感应到的 信号不足以作为判断入侵的依据，所以防范这种入侵方式时，必须在墙头上安装扣网，滚网 或立网，以增加振动的强度和感应面积。扣网材料一般采用Φ 3、孔径为 20cm X 5cm 的铁 网，样式如图所示。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。

2)采集器的安装方式:

采集器应安装在围墙内侧离地 1.5 米的高度，用膨胀螺栓固定在墙上。

在光通信系统的研究中,研究人员发现光纤对外界环境因素十分敏感,温度、压力、电场、磁场等环境条件的变化将引起光波参量的变化. 1977年,光纤传感这一概念被提出,光纤传感以其特有优势引来了科学界极大的关注,成为传感器领域中研究的热点,目前已报道的各种光纤传感器就达70多种。

干涉型光纤传感器是目前传感技术研究的热点,它主要应用于测量温度、应变、压力、振动、电场、磁场、辐射以及探测管道破裂和油料泄漏。

光纤周界报警系统基于干涉型光纤传感器原理,是新一代周界监控系统.它通过监测边界小范围内环境应力变化对光纤的影响,分析干扰信息,从而对此进行判断和定位报警,此系统适用于安全防范、石油管道监测.它具有传统传感器所不能比拟的优点:适合复杂地形,不受地形限制,不受自然气候的影响;灵敏度高;传感光缆本身无源,功耗低,使用成本低;可监测的距离长,可达50 km;能实现实时监控。

根据防范的不同场合和要求，光纤可以构成各种形状，环置于需要防范的周界，当入侵者侵入时会破坏光纤使其断裂，这时就会因光信号中断而触发报警。由于光纤极细，可以很方便地进行隐蔽安装，如安装在周围防御的钢丝网上，当发生因攀登、翻越、切断钢丝引起的光纤断裂时，通过报警控制器发出报警。也可以将透明的光纤埋在用纸、塑料或防止纤维等物制成的壁纸中或放到墙皮里或门板里，当入侵者凿墙、打洞或撕裂壁纸时产生报警。

光纤周界报警系统由主控计算机、主控仪、引导光缆、传感光缆和外部连接组件这5大部分组成。其中,主控计算机和主控仪位于监控室内,引导光缆、传感光缆和外部连接组件安装于室外.主控计算机与主控仪负责光信号的产生、接收,信号的分析和处理;由于在实际应用中,监控室距离监测区域通常有一段距离,用引导光缆实现光信号的传输,同时实现不敏感扰动;传感光缆通过挂网或埋地等方式布设在监控周界附近,敏感外界环境的应力变化,经过信号处理后报警;外部连接组件负责连接引导光缆和传感光缆。

m-Z干涉仪 用两段长度基本相同的单模光纤和两个耦合器构成M-Z干涉仪。由1端发出的光，经耦合器后进入两单模光纤。两光纤输出的光在第2个耦合器处发生干涉。由于光路的对称性，由2端发出的光，也可以在耦合器1处发生干涉。 在传感光纤无扰动时，由1端发出的光将在2端产生稳定的干涉条纹。同时，由2端发出的光也将在1端产生稳定的干涉条纹。在采用窄带激光作为光源时，将分别在1端和2端接收到稳定的光功率。