专利名称：基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统的制作方法
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的光路复用系统，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束难 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采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。且光纤的用量也很大，费用大。
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、节省的基于光纤干涉仪的区域 防入侵系统的光路复用系统。.
区域防入侵系统结构上可分为主机设备、传输光路、光路适配器和干涉仪光 路。当干涉仪光路探测到有扰动信号出现时，触发系统进入警戒状态，如果继续 有扰动信号出现并且其特征符合入侵行为特征模式，系统产生报警。
为有效节省纤芯资源，基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统是 采用波长复用的形式(见图1),是把宽谱光源经过梳状滤波后形成多个不同的波 长或者多个不同波长的窄带光源耦合进一根纤芯，然后在进入各防区时再经过解 波分复用，把不同的波长分开，分别进入不同防区的不同防线，不同防区的相同防 线位置的信号光再次耦合进同一根光纤,经过传输光路传至解波分复用器后，分别 经过解波分复用器进行解复用，解复用后由系统主机设备处理。
该系统能够在更大程度上降低纤芯使用量，降低设备复杂性、降低成本。
该光路复用系统(见图l)是宽谱光源模块接梳状滤波器后再接到各个防区的 适配器，各个防区防线的适配器分接两个光纤干涉仪,如防区I的光纤干涉仪I 、
光纤干涉仪n，防区n的光纤干涉仪ni、光纤干涉仪iv等，各防区相同防线的光纤
干涉仪接适配器耦合进同一光纤，经过传输光路接至解波分复用器,分别经过解波 分复用器进行解复用，解复用后由系统主机设备处理。
从上述系统可以看出，基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统， 不但能通过将保护区域边界细分为多个防区实现了入侵事件的准确定位，在保护 区域边界设置多道防线，根据不同纵深防线探测到的信号情况，能够准确区分入
侵事件和随机扰动事件，有效降低了非入侵事件导致的系统虛警；同时采用了波
长复用系统，不但大大节省了纤芯的用量，同样具有灵敏度高、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光源输出波长复用示意图具体实施方式
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l所示。
首先根据要保护的区域特征和用户要求进行防区数量、防线数量设计，保护 的区域，设置3个防区、2道防线，在每一个防区内，都有平行于边界的两道防线， 这两道防线在纵深上间隔开，每道防线由一路马赫曾德干涉仪组成，光缆采用普 通通信光缆，安装方式为在同一根光缆内设置传感臂和参考臂，布设方式取为直 线型。
本例的方法是把宽谱光源经过梳状滤波后形成多个不同的波长或者多个不 同波长的窄带光源耦合进一根纤芯，然后在进入各防区时再经过解波分复用，把不 同的波长分开，分别进入不同防区的不同防线，不同防区的相同防线位置的信号 光再次耦合进同一根光纤,经过传输光路传至解波分复用器后，分别经过解波分复 用器进行解复用，解复用后由系统主机设备处理。
具体是光源模块接梳状滤波器后再接到各个防区的适配器，各个防区的适
配器分接两个光纤干涉仪，如防区i的光纤干涉仪i 、光纤干涉仪n,防区II的光 纤干涉仪ni、光纤干涉仪iv，防区in的光纤干涉仪v、光纤干涉仪vi,各防区相同 防线的光纤干涉仪接适配器后耦合进同一光纤并接光缆接头盒,最后再由光缆接 解波分复用器后至探测器阵列。
其中
光路适配器选lxn分束器； 光源模块选DFB激光器； 解波分复用器选W-C-GT-40-100-2-0; 光电探测器阵列选OPC380; 光缆接头盒选GP-III C。
在传感光路区域内，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，如果信号特征符合入侵行为特征模式时系统产生 报警;如果信号特征和入侵行为特征模式不相符时，系统不予报警。此系统不仅实 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，通过在保护区域的边界上的振动敏感光纤干涉仪能够实现 对边界任何扰动行为的探测，而且大大节省了光纤的用量。
权利要求一种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统，其特征是宽谱光源模块接梳状滤波器后再接到各个防区的适配器，各个防区防线的适配器分接两个光纤干涉仪，各防区相同防线的光纤干涉仪接适配器耦合进同一光纤，经过传输光路接至解波分复用器，解复用后接系统主机设备处理；宽谱光源经过梳状滤波器后分为不同波长的多束光，数量与防区数相同，每一束光经光纤传到对应防区，经适配器分为与该防区内防线数量相同的光束，分别进入各防线的光纤干涉仪，输出的干涉信号经光纤传输至最后一个防区末端；不同防区、同一防线的干涉信号在这里由适配器合束，由一根光纤传回到解波分复用器。
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的光路复用系统，涉及机械振动的测量、冲击的测量和管道系统技术领域。它采用波长复用的结构，光源模块接梳状滤波器后再接到各个防区的适配器，各个防区防线的适配器分接两个光纤干涉仪，各防区相同防线的光纤干涉仪接适配器耦合进同一光纤，经过传输光路接至解波分复用器，解复用后接系统主机设备处理。本实用新型受环境影响小、节省光缆资源。
文档编号G01D5/26GK201413557SQ20092015670
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
发明者刘素杰, 浩 张, 张金权, 方德学, 东 李, 维 李, 焦书浩, 飞 王, 王小军, 王小平, 程云涛, 邢八一 申请人:中国石油天然气管道局