分布式光纤周界安防系统及声音还原系统的制作方法_2

文档序号:10094058阅读:来源:国知局
br>[0056] 144解调单元
【具体实施方式】
[0057] 现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而,示例性实施例能够W多种形 式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供运些实施方式使得本公开将 全面和完整,并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中,相同的附 图标记表示相同或类似的结构,因而将省略它们的详细描述。
[0058] 此外,所描述的特征、结构或特性可任何合适的方式结合在一个或更多实施 例中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而, 本领域技术人员将意识到,可W实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更 多,或者可W采用其它的组件、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构W避免 模糊本公开的各方面。
[0059] 为了帮助分布式光纤周界安防系统用户对是否发生入侵行为等异常事件进行进 一步的确认判断,本示例性实施例中首先提供了一种声音还原系统,该声音还原系统应用 于对多个防区进行监控的一分布式光纤周界安防系统。参考图1中所示,本示例性实施例 中,所述分布式光纤周界安防系统可W对8个防区进行监控,该声音还原系统可W主要包 括一激光发生机构11、一分光机构12、多个光纤迈克尔逊干设机构13W及一音频输出机构 14。当然,除此之外,本领域技术人员也可W根据需要设置诸如供电电源、控制组件、信号优 化组件等其他结构。
[0060] 其中,该激光发生机构11主要用于提供一激光信号。例如,本示例性实施例中为 了保证光源频率的高稳定性、光振幅高稳定性W及单色性,该激光发生机构11优选半导体 DFB值istributed Fee化ack Laser,分布式反馈激光器)光源,进而提高系统的抗环境干扰 能力W及改善整个系统信噪比。该分光机构12主要用于将所述激光信号分为多路输入光 信号,从而对应提供至各个光纤迈克尔逊干设机构13,其可W为现有技术中的分光器。除此 之外,还可W设置隔离器、环形器等其他光学元件,本示例性实施例中对此不做特殊限定。
[0061] 光纤迈克尔逊(Michelson)干设机构主要用于接收一所述输入光信号,并在周边 声音信号所产生的声压的影响下而输出一携带有该声音信号所产生的声压信息的干设信 号。此外,光纤迈克尔逊干设机构13具有使用安全可靠、抗干扰能力强W及传输距离远等 优点,非常适用于本示例性实施例中的声音还原系统。本示例性实施例中,根据所述防区的 数量,分光机构12将所述激光信号分为8路输入光信号且共设置8个所述光纤迈克尔逊干 设机构13,每个光纤迈克尔逊干设机构13对应设于一个所述防区,从而获取携带有根据该 防区的声音信号所产生的声压信息的干设信号。
[0062] 音频输出机构14主要用于接收各所述干设信号,并在接收到任一所述防区的警 报信号时,输出根据该防区的干设信号而还原出的声音信号。举例而言,音频输出机构14 主要用于接收8路所述干设信号,在接收到防区2的警报信号时,输出根据防区2的干设信 号而还原出的声音信号,在接收到防区7的警报信号时,输出根据防区7的干设信号而还原 出的声音信号等等。
[0063] 上述声音还原系统中,通过获取根据各防区的声音信号的声压所产生的干设信 号,并在接收到任一防区的警报信号时,输出根据该防区的干设信号而还原出的声音信号, 从而可W帮助用户对是否发生入侵行为等异常事件进行进一步的确认判断,大大提高了用 户对异常事件的辨别能力,进而可W及时掌握异常状况和异常形势,并降低误报;而且,该 声音还原系统仅在接收到警报信号后才输出对应的声音信号,一方面避免对用户造成判断 上的干扰,另一方面节省了系统资源。
[0064] 参考图2中所示,本示例性实施例中,所述光纤迈克尔逊干设机构13可W包括一 传感光纤131、一前端设备132、一尾端设备133W及一光电探测器134。其中,该传感光纤 131具有参考臂W及感测臂。该前端设备132用于接收所述输入光信号,并自所述传感光纤 131第一端将所述输入光信号输入至所述参考臂和感测臂。该尾端设备133用于自所述所 述传感光纤131第二端将所述输入光信号反馈至所述传感光纤131第一端W形成一干设信 号。该光电探测器134设于所述传感光纤131第一端,W接收所述干设信号,并在进行光电 转换后输出。 阳0化]举例而言,本示例性实施例中,所述前端设备132可W包括一光纤禪合器,所述尾 端设备133可W包括一法拉第旋转镜(FaradayRotatorMirror,FRM)或反射镜。光纤禪 合器接收输入光束,并将输入光束均等的禪合至传感光纤131的参考臂W及感测臂;参考 臂W及感测臂中的输入光束到达传感光纤131的第二端后,被设置于传感光纤131第二端 的反射镜或法拉第旋转镜反射回传感光纤131的参考臂W及感测臂分别形成参考光与信 号光,该参考光与信号光和参考光在光纤禪合器里形成干设信号,被光电探测器134接收, 并在进行光电转换后输出至音频输出机构14。
[0066] 上述光纤迈克尔逊干设机构13中,传感光纤131可W部分或全部复用所述分布式 光纤周界安防系统中原有的传输光纤,例如用于原先用于感测及传输入侵震动信号的传输 光纤,从而无需增设新的传感光纤131或避免增设过多的传感光纤131,W降低系统的实现 成本。而且,所述传感光纤131可W呈网状或螺旋状布设,一方面,可W更加均匀的获取上 述干设信号,另一方面,更长的传感光纤131可W增加系统的感测灵敏度。此外,上述尾端 设备133优选为法拉第旋转镜,例如,在参考臂W及感测臂的末端加上45度的法拉第旋转 镜,从而使参考臂W及感测臂的光信号来回旋转90度,消除偏振态的随机变化对干设信号 强度的影响。
[0067] 基于上述光纤迈克尔逊干设机构13,本示例性实施例中,所述音频输出机构14可 W根据所述干设信号光强而还原出所述声音信号。举例而言:
[0068] 光纤迈克尔逊干设机构13输出的干设信号光强为:
[0069]
(1)
[0070] 其中,Ii、12分别为所述参考臂和感测臂中光信号的光强且卸为两者相位差。根 据光纤应变理论,忽略溫度变化对光纤的影响,相位差为:
[0071]
(2)
[0072] 其中,η为所述传感光纤131的有效折射率,λ为所述输入光信号入射波长,Pi2、 Pii为普克尔(Pockel)常数,V为泊松比,ε3为所述感测臂轴向长度变化率,ε3=Δ17 LL为震动长度,AL是轴向形变。
[0073] 根据声学振动原理,可认为声场中传感光纤131的感测臂轴向长度变化率ε3与 声压大小近似成正比关系:
[0074] ε 3= k · Ρ (3)
[0075] 其中,k为所述传感光纤131固有参数,ρ为所述声音信号作用于所述感测臂的所 述声压。
[0076] 由上述公式(1) (2) (3)可见,光纤迈克尔逊干设机构13输出的干设信号的光强与 外界声压成正比,因此可W根据上述公式(1) (2) (3),通过光纤迈克尔逊干设机构13输出 的干设信号直接还原出现场声音信号。
[0077] 参考图3中所示,本示例性实施例中,所述音频输出机构14可W包括一处理单元 141、一控制单元142W及一选通单元143。其中,该处理单元141用于根据任一防区的所述 干设信号而还原出该防区的声音信号。该控制单元142用于在接收到任一所述防区发出的 警报信号后,输出一控制信号,所述控制信号至少包括发出警报信号的防区
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