专利名称：区域防入侵系统光纤干涉仪的结构的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统光纤干涉仪的结构，涉 及机械振动的测量、冲击的测量和管道系统技术领域。
背景技术：
区域的安全防范一直以来都是一个重要的问题，诸如军事基地、机场、军械 库、油库、油气管道场站和住宅小区等，对这些区域的有效防护至关重要。
目前主要的区域入侵防范技术有基于电的和基于光的两大类； 基于电的技术主要有高压电网技术、泄漏电缆技术等。在某些重要区域边界 上设置了高压电网，能在一定程度上对入侵者形成威慑，但高压电网存在安全性 差、不具备联动报警功能；使用辐射电磁场的泄漏电缆进行入侵探测时，容易受 到雷电等强电磁环境干扰而增加系统误报。
基于光的技术主要有红外线对射报警技术、摄像头监视技术、光纤成像入侵 探测技术和光纤传感的入侵探测技术等。其中红外对射报警技术中红外激光東难 以准确对准受光器的微小靶心，尤其在雨天和雾霾天气时，会因雨水、雾霾的折 射使激光束传播方向产生偏差，晴朗天气时如有落叶、小动物等障碍物阻挡对射 途径时就会引发系统报警，而且因不具备一定的隐蔽性使得入侵者极易绕开对射 路径，造成报警器失效；对布设方式的要求也较高， 一般仅适用于短距离的平坦 区域。
摄像头监视技术是目前釆用的较多的一种入侵监测模式，摄像头监视由于具 有较窄的视野特别是在摄像头侧后面的盲区常常被攀越，而且摄像头监视也常常 受到天气的影响而失效。光纤成像入侵探测技术是基于光波在多模光纤中由于不 同传输模式之间的干涉形成散斑，散斑图像随外界扰动发生变化，该方式容易受 到环境影响形成误报。
光纤传感的入侵探测技术有测量光纤的微弯损耗的，该方法灵敏度低，不适 合于动态事件的检测。
光纤传感的入侵探测技术中也有一部分是基于干涉检测原理的，如，中国石 油天然气集团公司和中国石油天然气管道局的"光纤安全预警装置" (ZL200620124262.X)实用新型专利。目前的干涉技术方案的光纤干涉仪均为单一干涉仪和单一防线，这些方案同样容易受到环境影响，把环境导致的一些假入侵 信号误认为入侵而产生虛警。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计一种受环境影响小、虛警率低的基于光纤干涉仪的 区域防入侵系统光纤干涉仪的结构。
鉴于上述几类安防技术存在的虛警率高、易受环境因素影响等问题，基于光 纤干涉技术的区域防入侵系统结合扰动事件的时间、空间特征有针对性的进行了 克服。
提高光纤振动传感灵敏度的区域防入侵系统的改进是通过增加干涉仪两传 感臂的空间距离提高干涉仪对振动信号的感应灵敏度。
无论光纤干涉仪在防区如何敷设，或敷设几道防线，或是釆用何种光纤干涉 仪，但作为光纤干涉仪自身的结构对提高感应灵敏度也有着重要作用。
光纤干涉仪的具体结构是防线的光纤干涉仪的传感臂I4、光纤干涉仪的 传感臂II5在空间上间隔开。
具体是干涉仪光路敷设时传感子缆可以是全段敏感的结构(见图1 ),从母缆 1中分出光纤干涉仪2，而后进入母缆1由传输光纤3传回；也可以是在传输子缆内 经过一定距离传输后再开始设置干涉仪；多道光纤干涉仪布设时可以将一道光纤 干涉仪设置在传输母缆内，从母缆1中分出光纤干涉仪2，而后进入母缆1经传输 光纤3传回(见图2);也可以每道防线均对应于一根传感子缆；从母缆1中分出光 纤干涉仪2设置,而后进入母缆1经传输光纤3传回(见图3)。
每个光纤干涉仪的结构是光纤干涉仪的传感臂I 4、光纤干涉仪的传感臂I15 设置在一根光缆内的相同或者不同的束管内；或将光纤干涉仪的传感臂I4、光纤 干涉仪的传感臂II5设置在不同的光缆内。
光纤干涉仪传感臂I 4、光纤干涉仪传感臂H5在空间上为相邻或者交叉或者 分隔开；相邻是并排形式(见图4)或者双绞线形式(见图5);交叉是两根光缆交织 构成渔网状的结构形式(见图6);分隔开是指两根光缆并行安装，两根光缆之间 存在有间隔的安装方式(见图7)。
每个光纤干涉仪的光路结构:是直线型或弧线型安装，或者是S型曲线安装，
或者螺旋线型曲线安装，或者上述的几种情况的混和形式； 其巾
直线型和弧线型安装是指光纤干涉仪根据区域边界特征设置成直线或者弧线；
S型曲线(见图8)是指光纤干涉仪按照绕S型曲线的形式安装； 螺旋线型曲线(见图9)是指光纤干涉仪沿着螺旋线型曲线安装的一种方式，
该螺旋线是平面曲线或者空间立体曲线；
其中s型和螺旋线型曲线安装受振动影响的传感臂长度更长，产生的相位差 也更大，因此也具有更高的振动探测灵敏度；
多道防线的结构是:在边界纵深方向上，分别设置多道光纤干涉仪；多道光 纤干涉仪分别设置在边界的两侧和边界上;在边界的内侧设置在地面下或者直接 裸露在地面上，在边界的外侧设置在地面下;在边界上视边界的类型和特征而定， 如边界为栅栏，则沿着栅栏的横带板布设并固定;如边界为铁丝网，则固定在铁丝 网上，在铁丝网两侧则埋设在铁丝网下方地面下；如边界由围墙组成时，在围墙的 内外两侧和围墙墙体上，分别设置一道或多道光纤干涉仪，其中围墙内外光路埋 设在地面下或者直接裸露在地面上，墙体上的光纤干涉仪是在墙体刻槽埋设在墙 体内，或在建筑墙时埋设在墙体内，或釆用线卡钉直接钉在墙体表面，或采用捆 扎的方式将光纤千涉仪捆扎在铁丝网上，或混合釆用上述几种固定结构。
按照保护区域大小和对入侵报警位置信息精度要求不同，区域防入侵系统将 需保护的区域边界细分为最少一个或多个防区，在每个防区内都按照上述的光路 设置方式进行光纤干涉仪的敷设，当光纤干涉仪探测到疑似入侵信号时系统产生 警戒状态，在警戒时间内出现综合特征符合入侵行为特征时产生报警。
该光纤千涉仪的结构抗环境干扰能力强，具有明显的性能优势和广泛的应用 前景。本光纤干涉仪的结构基于对振动的传感实现入侵事件探测，由于地质情况 复杂多变，不同地质对振动的吸收衰减差异很大。为了增加光纤干涉仪对不同地 质条件的适应性，本实用新型提出了一种不同空间间隔敷设光纤干涉仪两个传感 臂的结构和方法，该结构和方法会形成不同的振动信号探测灵敏度，光纤干涉仪 两臂空间间隔越大，所形成的振动信号探测灵敏度越高。因此,本实用新型具有灵 敏度高、不受温度、天气等因素影响，抗环境干扰能力强的优点，具有广泛的应 用前景。
图l子缆全段敏感示意图
图2 —道光纤干涉仪设置在母缆示意图
图3在子缆内传输一定距离后开始设置光纤干涉仪示意图
5图4并排敷设方式示意图
图5双绞线敷设方式示意图
图6渔网状网眼敷设方式示意图
图7并行敷设方式示意图
图8 S型线光纤干涉仪敷设方式示意图
图9螺旋线光纤干涉仪敷设方式示意图
其中l一母缆 2—光纤干涉仪
3—传输光纤 4一光纤干涉仪传感臂I
5—光纤干涉仪传感臂U具体实施方式
结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明，但不应以此限制本实用新 型的保护范围。
实施例.本例的构成如图2所示。本例为多道光纤干涉仪，敷设时是将一道光 纤干涉仪设置在传输母缆内，从母缆1中分出光纤干涉仪2,而后进入母缆1经传 输光纤3传回(见图2);每个光纤干涉仪的结构是光纤干涉仪的传感臂I4、光纤 干涉仪的传感臂II5设置在一根光缆内的不同束管内。
在光纤干涉仪区域内，若存在入侵扰动时，会引起两传感臂之间的相位差发 生变化，进而形成干涉信号，通过信号处理器对干涉信号进行分析，对保护区域 边界可疑扰动事件特征进行判别。此光纤干涉仪不仅实现对区域入侵事件的探测 而且有效降低了虛警率。
本例经多次试验，本光纤干涉仪能够实现对边界任何扰动行为的探测，灵敏 度高，也极大程度上降低了偶发事件导致的系统虛警率。
权利要求1.一种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统光纤干涉仪的结构，其特征是防线光纤干涉仪的光纤干涉仪传感臂I(4)、光纤干涉仪传感臂II(5)在空间上间隔开。
2. 根据权利要求1所述的一种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统光纤干涉仪的结构，其特征是所述光纤干涉仪传感臂i (4)、光纤干涉仪传感臂n(5)设置 在一根光缆内的相同或者不同的束管内;或将干涉仪两臂设置在不同的光缆内。
3. 根据权利要求1所述的区域防入侵系统光纤干涉仪的结构，其特征是所 述光纤干涉仪传感臂I (4)、光纤干涉仪传感臂II (5)在空间上为相邻或者交叉或 者分隔开设置；相邻设置是并排形式或者双绞线形式；交叉设置是两根光缆交织 构成渔网状的网眼的结构形式；分隔开设置是指两根光缆并行并两根光缆之间存 在有间隔的设置。
4. 根据权利要求3所述的区域防入侵系统光纤干涉仪的结构,其特征是所 述光纤干涉仪传感臂I (4)、光纤干涉仪传感臂II (5)光路是直线型或弧线型设置 或者是S型曲线设置或者螺旋线型曲线设置或者几种的混和形式。
5. 根据权利要求1所述的区域防入侵系统光纤干涉仪的结构，其特征是多 道防线的光纤干涉仪结构是在边界纵深方向上,分别设置一道或多道光纤干涉仪; 多道光纤干涉仪分别设置在边界的两侧和边界上;在边界的内侧设置在地面下或 者直接裸露在地面上,在边界的外侧设置在地面下;在边界上视边界的类型和特征 而定，如边界为栅栏，则沿着栅栏的横带板布设并固定；如边界为铁丝网，则固定 在铁丝网上，在铁丝网两侧则埋设在铁丝网下方地面下；如边界由围墙组成时，在 围墙的内外两侧和围墙墙体上，分别设置一道或多道光纤干涉仪，其中围墙内外 光纤干涉仪埋设在地面下或者直接裸露在地面上，墙体上的光纤干涉仪是在墙体 刻槽埋设在墙体内，或在建筑墙时埋设在墙体内，或釆用线卡钉直接钉在墙体表 面，或釆用捆扎的方式将光纤干涉仪捆扎在铁丝网上，或混合釆用上述几种固定 结构。
专利摘要本实用新型是一种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统光纤干涉仪的结构，涉及机械振动的测量、冲击的测量和管道系统技术领域。它是防线光纤干涉仪的光纤干涉仪传感臂I(4)、光纤干涉仪传感臂II(5)在空间上间隔开。设置在一根光缆内的相同或者不同的束管内；或将干涉仪两臂设置在不同的光缆内。在空间上为相邻或者交叉或者分隔开设置；相邻设置是并排形式或者双绞线形式；交叉设置是两根光缆交织构成渔网状的网眼的结构形式；分隔开设置是指两根光缆并行并两根光缆之间存在有间隔的设置。
文档编号G01D5/26GK201413556SQ20092015670
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者侯志相, 刘春平, 张金权, 维 李, 焦书浩, 飞 王, 王小军, 连 肖, 尉 董, 戈 郭, 马艳昉, 杰 高 申请人:中国石油天然气管道局