【摘 要】
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分布式光纤振动传感技术因其监测范围广、无源探测、布设方式自由等独特优势,已成为一种新兴的现代化安防手段,被广泛应用于轨道交通、油气管线、周界安防等领域。其中,基于激光干涉原理的光纤振动传感系统可准确感知外界的振动信号,满足安防区域内入侵事件的监测需求。但该系统在监测范围、实时性能等方面仍有待进一步提升。针对上述问题,本文设计了一种多防区光纤振动预警系统,以迈克尔逊干涉与萨格奈克干涉原理为基础,利用
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分布式光纤振动传感技术因其监测范围广、无源探测、布设方式自由等独特优势,已成为一种新兴的现代化安防手段,被广泛应用于轨道交通、油气管线、周界安防等领域。其中,基于激光干涉原理的光纤振动传感系统可准确感知外界的振动信号,满足安防区域内入侵事件的监测需求。但该系统在监测范围、实时性能等方面仍有待进一步提升。针对上述问题,本文设计了一种多防区光纤振动预警系统,以迈克尔逊干涉与萨格奈克干涉原理为基础,利用光纤分路器将上述两类干涉结构进行了融合,从而扩展了同步监测的防区数量,提升了系统监测范围。设计了多路信号采集与高速通讯硬件电路,提高了光纤振动预警系统的响应实时性能。本文的研究内容主要包括以下几个方面:(1)分析了基于激光前向干涉的光纤振动传感理论,通过干涉结构性能对比与系统器件参数选型,搭建了基于迈克尔逊干涉与萨格奈克干涉融合结构的多防区光纤振动预警系统,提升了系统检测范围。(2)设计了激光器供电电路、光电探测电路、信号滤波电路、多路采集电路,并研究了USB通信、以太网通信等数据传输通讯方案,提升了振动检测的实时性能。(3)利用MFC编译环境设计了可视化人机交互界面,具有多防区的运行控制、数据显示、数据存储、报警阈值设置、入侵事件记录等功能,并可通过应用程序接口调用实现了摄像头视频监控的联动,以及利用企业微信客户端实现了微信预警信息的推送。(4)通过机械结构设计与电路布局优化,实现了多防区光纤振动预警系统工程样机的集成,并对工程样机的标准波形检测、频率响应范围、入侵事件漏报率、系统功率损耗、系统响应时间等性能指标进行了测试与评估。上述研究表明,多防区光纤振动预警系统可通过相互独立的多个防区实现不同外界入侵事件的实时检测,为重点场所周界安防预警提供了监测范围与实时性能的提升优化方案。
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