基于布里淵光時(shí)域分析技術(shù)的圍欄入侵檢測(cè)方法的研究.pdf

1、基于布里淵光時(shí)域分析（Brillouin Optical Time Domain Analysis，BOTDA）技術(shù)的傳感器具有檢測(cè)距離長(zhǎng)，測(cè)量精度高，抗外界干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，而圍欄入侵檢測(cè)系統(tǒng)在周界安防領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，因此，研究基于 BOTDA圍欄入侵檢測(cè)系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本論文通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)和調(diào)研重要場(chǎng)所的周界安防中的圍欄入侵檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀后，結(jié)合受激布里淵散射獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于BOTDA圍欄入侵檢測(cè)系統(tǒng)，

2、該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)BOTDA分布式光纖傳感器測(cè)量耗時(shí)多，檢測(cè)反應(yīng)慢的缺點(diǎn)，并創(chuàng)新地提出了重心頻率的算法，對(duì)幾種圍欄入侵的檢測(cè)方法（以檢測(cè)光纖應(yīng)變?yōu)槔┻M(jìn)行了深入研究，最后通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)對(duì)圍欄入侵檢測(cè)的可行性。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.簡(jiǎn)要介紹了布里淵散射理論，分析了光纖的傳感機(jī)理，重點(diǎn)分析了布里淵頻移和布里淵光功率與光纖應(yīng)變的關(guān)系，為本論文的系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)；
　　2.重點(diǎn)研究了實(shí)驗(yàn)傳感數(shù)據(jù)處理方法和系

3、統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)方案，介紹了均值濾波對(duì)傳感信號(hào)處理的原理，分析了布里淵頻移擬合與尋峰技術(shù)；接著重點(diǎn)分析了布里淵頻移檢測(cè)法和重心頻率檢測(cè)法的檢測(cè)原理；最后簡(jiǎn)要分析了系統(tǒng)性能指標(biāo)，包括系統(tǒng)信噪比、傳感精度和空間分辨率，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究指明了方向；
　　3.設(shè)計(jì)并搭建了基于BOTDA圍欄入侵檢測(cè)系統(tǒng)。首先利用光譜分析儀獲取+1階的邊帶光波構(gòu)成了增益型的BOTDA系統(tǒng)；接著通過(guò)RS232串口通信顯示界面發(fā)送指令和采集界面的初始化設(shè)置獲取到了

4、實(shí)驗(yàn)所需的原始光信號(hào)；然后利用VC++中的 MFC模塊設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和傳感信號(hào)的顯示；接著運(yùn)用布里淵頻移檢測(cè)法、重心頻率檢測(cè)法以及原始光信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)法分別對(duì)光纖應(yīng)變檢測(cè)實(shí)驗(yàn)并對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　4.對(duì)本系統(tǒng)性能指標(biāo)做了相關(guān)測(cè)試和分析，得到本系統(tǒng)的傳感精度為25 g，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的布里淵頻移應(yīng)變系數(shù)為0.5983 MHz/g，系統(tǒng)的空間分辨率為4m。最后提出了閾值法、譜分析法來(lái)對(duì)圍欄入侵的檢測(cè)方法，并給出了