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智能光纤栅栏传感系统性能分析与周界报警应用研究

智能光纤栅栏传感系统性能分析与周界报警应用研究

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作者：华艳莉华中科技大学

学位级别：硕士

本文研究智能光纤栅栏周界防护系统技术。面向要地周界安全防护重大需求,沿周界全程安装光纤栅栏,构建一种“有形”的防护网,形成一个封闭的安全防护区。采用物理阻拦和入侵探测技防一体化技术,在起到吓阻作用的同时,又能实现实时在线监... 详细信息

本文研究智能光纤栅栏周界防护系统技术。面向要地周界安全防护重大需求,沿周界全程安装光纤栅栏,构建一种“有形”的防护网,形成一个封闭的安全防护区。采用物理阻拦和入侵探测技防一体化技术,在起到吓阻作用的同时,又能实现实时在线监测,体现了“阻挡为主、报警为辅”的周界防护理念。本文针对在光纤栅栏中应用的迈克尔逊(michelson)和萨格纳克(Sagnac)两种干涉式光纤传感,研究系统的传感响应的灵敏性、实时性、大规模组网以及误报性能等。主要研究工作如下:(1)对常见干涉式光纤干涉仪的振动传感机理做了理论分析,对比了不同干涉型光纤传感器的传感机理和优缺点,证明michelson传感器和MZ-Sagnac传感器具有独特优势。(2)提出了智能光纤栅栏传感系统的整体框架设计,包括光纤传感模块、数据采集和处理模块、报警模块,并对周界系统的最大防区数、监测距离、传感器灵敏度、响应时间、误报漏报率、事件识别性能做了深入探讨。验证了系统组网规模;证明对传感光纤增敏、优化铺设方式及调节MZ-Sagnac延迟光纤长度等可有效提升灵敏度;提出的频率特征比重算法思路能较好反应突变信号的突变剧烈程度。(3)对michelson和MZ-Sagnac传感系统进行了实地测试,分析了两种系统的检测波形差异,验证本系统的检测具有一定实时性、灵敏度高,且可以区分出大幅动作。实验表明误报上MZ-Sagnac表现更好,敏感性上michelson表现更好,且和风雨环境具有相关性;对两种系统施加不同扰动动作后,通过观测freq时域波形,验证灵敏度上michelson系统表现更好,且两者的实时响应特性较好,对大幅度动作都有良好的感应。

关键词：智能光纤栅栏干涉型光纤振动传感 MZ-Sagnac传感器 michelson传感器

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