一种偏振入侵报警装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种偏振入侵报警装置，包括：光源、地板的基底、偏振检测器、信息处理器、报警器；其中：在基底中分布排列单模光纤；光源耦接于单模光纤的光波输入端，向单模光纤持续发射脉冲光源；偏振检测器耦接于单模光纤的光波输出端；偏振检测器检测单模光纤由于外界振动，而导致的变化的单模光纤的输出光波的偏振态；偏振检测器将检测到的单模光纤的偏振态，发送至与偏振检测器相连接的信息处理器，以便触发与信息处理器连接的报警器。本发明在基底中根据安全需求的不同铺设不同密度的单模光纤，通过偏振态检测器检测单模光纤中的偏振态，信息处理器分析该偏振态，区分温度对光纤的影响，提高了装置的隐蔽性和灵敏度，降低了装置的误报率。
【专利说明】一种偏振入侵报警装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及安防入侵报警领域，尤其涉及一种偏振入侵报警装置。
【背景技术】
[0002]随着智能犯罪率的上升，对各类入侵式报警器(装置)的隐秘性要求也变得越来越高。目前市场上的各类入侵式报警器，大多基于报警器发射端发射的光波或微波在传输过程中被物体或人体遮挡，进而中断光波或微波的传输，导致报警器接收端不能正常接收光信号或微波信号，从而触发报警的原理。但是，基于光纤或微波在传输上的限制，报警器的发射端和接收端不能被物体遮挡，这样很难在架设报警装置时保证报警装置的隐蔽性。对于缺乏隐蔽性的报警装置，入侵者可以在入侵前对报警装置及附属装置进行相应的破坏和预防，而且，光波或微波在传播过程中容易受到外界物质的干扰，从而降低了入侵式报警器的灵敏度，甚至会造成误报警。
[0003]并且，现有的光纤入侵报警装置灵敏度低且误报率高。
[0004]具体而言，现有的光纤入侵报警器主要分为两大类，即分布式光纤入侵报警器和非分布式光纤入侵报警器两种:分布式光纤入侵报警器是用一整根光纤作为整个长距离防区，可以对该光纤上的任意一点出现的入侵振动，进行定位报警触发，该类报警器对数据吞吐量和硬件要求较高，灵敏度相对较低。非分布式光纤入侵报警器采用光纤光栅或干涉的方式感测光波的变化，进而获得入侵信息，但是，光纤光栅成本较高，而干涉式灵敏度太高以至于经常发生误报行为，进而影响了入侵报警装置的应用效果，使报警装置失去应有的防止入侵的作用。
[0005]因此，本领域迫切的需要一种隐蔽性强、灵敏度高、误报率低且不宜破坏的新型入
侵式报警装置。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于提供一种偏振入侵报警装置。本发明用于解决现有技术存在的入侵式报警装置隐蔽性差、灵敏度低误报率低的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本申请的目的是通过以下技术方案实现:
[0008]本发明提供了一种偏振入侵报警装置，包括:光源、地板的基底、偏振检测器、信息处理器、报警器；其中:在所述基底中分布排列单模光纤；所述光源耦接于所述单模光纤的光波输入端，向单模光纤持续发射脉冲光源；所述偏振检测器稱接于所述单模光纤的光波输出端；所述偏振检测器检测所述单模光纤由于外界振动，而导致的变化的单模光纤的输出光波的偏振态；所述偏振检测器将检测到的单模光纤的所述偏振态，发送至与所述偏振检测器相连接的所述信息处理器，以便触发与信息处理器连接的所述报警器。
[0009]其中，所述单模光纤基于安全要求的高低，在基底中以不同的密度进行分布排列；其中，所述安全要求的高低，包括:安全要求高，则在基底中分布排列的单模光纤的密度高；安全要求低，则在基底中分布排列的单模光纤的密度低。[0010]其中，所述分布排列的单模光纤的密度，影响单模光纤的灵敏度；单模光纤分布排列的密度越高则与所述基底接触面积越大，使得灵敏度越高，越容易确定偏振态的变化，反之，密度越低则与所述基底接触面积越小，使得灵敏度越低，越难确定偏振态的变化。
[0011]其中，所述偏振检测器将检测到的单模光纤的所述偏振态，发送至与所述偏振检测器相连接的所述信息处理器，以便触发与信息处理器连接的所述报警器，包括:所述信息处理器接收到来自偏振检测器检测到的单模光纤的所述偏振态，并计算所述偏振态的变化，当发生的变化超过预定的偏振态阈值，则根据所述偏振态的变化，触发所述报警器。
[0012]其中，所述基底包括下面板和上面板；在所述下面板上均匀设置多个光纤架设点，在所述上面板上均匀设置多个光纤卡槽；所述下面板上的多个光纤架设点中的每一个都可以对应一个所述上面板上的一个光纤卡槽。
[0013]其中，将单模光纤放置在光纤架设点上；将所述上面板覆盖在所述下面板上，所述上面板的多个光纤卡槽承接所述下面板的多个光纤架设点。
[0014]其中，每个光纤架设点形状相同，并且具有一个凹槽，所述单模光纤放置在凹槽内；每个光纤卡槽形状相同，并且具有一个突出的卡槽，并使得突出的卡槽与所述光纤架设点的凹槽的形状互补；根据所述突出的卡槽和所述凹槽的形状互补，当上面板覆盖下面板时，能固定住分布排列在下面板的单模光纤，并且，当上面板受到外力时，能保护单模光纤。
[0015]其中，所述信息处理器基于斯托克斯矢量计算偏振态的变化。
[0016]其中，根据邦加球上的斯托克斯矢量的变化轨迹判别温度或振动对偏振态的影响。
[0017]其中，当偏振检测器检测到单模光纤中传输的光波出现特殊情况时，偏振检测器向信息处理器发送出错预警信号。
[0018]与现有技术相比，根据本发明的技术方案，具有以下有益效果:
[0019]本发明通过偏振态检测器检测基底中单模光纤的偏振态，并由信息处理器负责分析该检测到的偏振态，由此获知是否发生了入侵。
[0020]进一步地，本发明在基底中铺设单模光纤的方式提高了入侵式报警装置的隐蔽性。并且可以根据安全需求的不同铺设不同密度的单模光纤，以提高入侵式报警装置的灵敏度。以及本发明可以区分出温度对光纤产生的影响，从而降低了入侵式报警装置误报率。提高了入侵式报警装置的灵敏度。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0022]图1是本发明实施例的偏振入侵报警装置的结构图；
[0023]图2是本发明实施例的图1中基底103的结构图。以及
[0024]图3是本发明实施例的光纤偏振态变化的示意图。
【具体实施方式】
[0025]本发明提供了一种偏振入侵报警装置，主要思想在于，将单模光纤铺设于基底中，并利用单模光纤特有的双折射特性，基于光纤偏振检测技术，检测光波在传输中偏振态的变化，以确定是否遭到入侵，以此提高入侵式报警装置的隐蔽度、灵敏度，并通过区分温度对偏振态的影响，进而降低了入侵式报警装置的误报率。
[0026]所述双折射特性是指光在传播过程中出现两个偏振方向进而形成两个不同的折射率。单模光纤产生双折射现象的原因主要是光纤的截面不是理想的圆或者光纤在应力作用下内部压力不平衡，进而造成入射光无法满足折射绝对圆对称的条件而出现的不同的折射率。例如，在双折射特性的作用下，HEll模在不同的偏振方向将具有不同的传播速度，从而，两个相互垂直的偏振光将不再以同一速度传播。
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。
[0028]本发明所述的光学偏振压力式入侵报警地板可以包括:光源、基底、偏振检测器、信息处理器、报警器，等组成部分。并且，可以在基底中分布排列光纤，光纤的一端连接光源，另一端连接偏振检测器。偏振检测器与信息处理器信号连接，将检测到的光纤中的偏振态数据发送至信息处理器。信息处理器连接到报警器，根据偏振态的变化，触发报警器。
[0029]根据本发明的实施例，提供了 一种偏振入侵报警装置。
[0030]参考图1，图1是根据本发明实施例的偏振入侵报警装置的结构图。
[0031]在本发明所述的偏振入侵报警装置可以包括:光源101、基底103、偏振检测器105、信息处理器(MCU) 107、报警器109、电源111、光纤(图1中未示出)。
[0032]在基底103中分布排列光纤，光源101耦接于安放在基底103中的光纤的一端，并为光纤输入脉冲光源，具体而言，所述光纤可以是单模光纤，单模光纤模间色散小，衰减小，带宽大，并且单模光纤中光波的相位、偏振、振幅等对于外界施加的物理量极其敏感，如:振动、温度等物理量都会使光纤中的光发生一定的变化，如，出现或改变单模光纤中传输的光的双折射，进而改变了输出光波的偏振态。
[0033]如图2所示为本发明实施例的图1中基底103的结构图。
[0034]基底103可以包括下面板201、上面板205 (如图2_1所示)。
[0035]在下面板201上均匀设置多个光纤架设点2011，并且该多个光纤架设点2011形状形同，每一个光纤架设点2011具有一个十字型的光纤架设凹槽，可以将单模光纤203放置下面板201的光纤架设点2011的任一方向(水平放置或垂直放置)的凹槽内，如图2-2所
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[0036]在上面板205上均匀设置多个光纤卡槽2051，并且多个光纤卡槽2051形状形同，每一个光纤卡槽2051具有一个突出的十字型的卡槽，该十字型卡槽与十字型凹槽形状互补，因此，光纤架设点2011可以承接光纤卡槽2051，或者该光纤架设点2011和光纤卡槽2051可以啮合，并且可以保证在下面板201上的多个光纤架设点2011中的每一个都可以对应一个上面板205上的一个光纤卡槽2051，将所述上面板205覆盖在所述下面板201上，所述上面板205的多个光纤卡槽2051承接所述下面板201的多个光纤架设点2011。如图2-3所示。
[0037]从而，在下面板201上覆盖上面板205即可以固定住布置在下面板201上的单模光纤203，并且确保在对上面板205施加外力时，单模光纤203不会被压断，例如，基底可以使用硬度高的材料，但光纤卡槽2051采用硬度适中的材料，从而起到保护单模光纤的作用。[0038]单模光纤203的铺设密度影响单模光纤203的灵敏度，单模光纤203的铺设密度越大灵敏度越高，越灵敏则后面描述的检测到的偏振态，在进行计算时越容易发现偏振态的变化，即稍微一有压力，就检测到偏振态，一计算就发现该偏振态产生了变化；相反的，单模光纤203的密度越小灵敏度越低，越不灵敏则该偏振态的变化越不容易发现。具体而言，单模光纤203的铺设密度越高接触面积越大，对于出现的振动，如在上面板205上出现踩踏，那么在该单模光纤203中出现更多段的光纤形变，形变出现的越多对于光传输的影响也就越大，对于入侵行为的确定就更加准确。所以，如图2-4至图2-6所示可以将单模光纤203均匀的排布在下面板201上，也可以根据用户的需求铺设不同密度的单模光纤203，在不同的位置铺设不同密度的单模光纤203，并将上面板205覆盖在下面板203，以提高安全些。
[0039]具体而言，可以将基底103安装在地面上，根据用户对灵敏度的需要在基底103上铺设不同密度的单模光纤203，并且可以使用特定胶水固定单模光纤203。基底103设置完毕，可以作为日常生活中的地板使用，通过这样的方式提高入侵式报警装置的隐蔽性。
[0040]电源111分别与光源101、偏振检测器105、信息处理器107连接，并且可以为光源101、偏振检测器105、信息处理器107提供低压供电。
[0041]光源101可以向布置在基底103中的单模光纤203端输出光源，例如:45°线偏振光，该光源101可控制输出的光源的波长处于C波段，如可以选择工作波长在1550nm或1310nm，其中，当工作波长处于1550nm时可以有效的减少光纤色散带来的损耗，增加单模光纤的灵敏度，以及，该光源101发射的线偏振光通过单模光纤203传输至偏振检测器105。
[0042]所述偏振检测器105耦接于基底103，进一步地，该偏振检测器105可以与基底103中的单模光纤203的另一端相连接。偏振检测器105接收来自基底103的单模光纤203所输出的线偏振光。所述偏振检测器105可以采用斯托克斯矢量进行偏振检测。
[0043]偏振检测器105基于光纤偏振态检测技术对接收到的线偏振光进行检测。可以采用的光纤偏振态检测设备包括GP、Agilent等高速动态偏振态检测设备。从而可以利用相应的偏振态检测器105，快速地检测到单模光纤103中的偏振态，该偏振态可以是指横波在与传播方向垂直的平面内的光矢量E所具有的各式各样的振动状态，该垂直平面内的振动状态可以被称作偏振态。进一步地，可以通过模数转换装置(未示出)将该光的偏振态转化为偏振态数据，并将该检测到的偏振态数据发送给信息处理器107。其中，所述数模转换装置可以内置于偏振检测器105中，也可以独立设置。
[0044]所述信息处理器107与所述偏振检测器105信号连接，其中，所述信号连接可以包括有线形式或无线形式的连接。
[0045]信息处理器107接收来自偏振检测器105检测到的单模光纤203中线偏振光的偏振态数据，并基于接收的偏振态数据，对该偏振态数据进行分析和处理。所述信息处理器107根据线偏振光的偏振情况,启动报警器109实施报警。
[0046]具体而言，在开启本发明所述的偏振入侵报警装置时，在电源111提供供电的前提下，光源101持续向基底103中的单模光纤203发射脉冲光源，入侵者向基底103施加压力，如，踩踏地板表面，压力通过地板施加到单模光纤203上使单模光纤203发生形变，改变了单模光纤203中传输的光波的双折射特性，从而改变了输出端光波的偏振态斯托克斯矢量，偏振检测器105持续地检测单模光纤203中的偏振态数据，并将光信号(偏振态)转变成电信号传递给信息处理器107，信息处理器107对该电信号所承载的信息进行分析，得知基底103被外力触发，这时信息处理器107启动报警器109发出警报。
[0047]具体而言，偏振检测器105检测单模光纤203中传输的光的偏振态,并将该偏振态数据传递给信息处理器107，信息处理器107将该偏振态数据与预定的偏振态阈值进行比较，若该偏振态数据小于或等于该阈值，则说明检测到的偏振态可以被接受，未发生入侵，当该偏振态数据大于该阈值时，则说明检测到的偏振态已经超出可以接受的范围，该偏振入侵报警装置所监测的范围内出现入侵者。例如，当入侵者踩踏地板表面时，所产生的压力通过上面板205施加到单模光纤203上，从而改变了单模光纤203的双折射特性，进而改变了输出光波的偏振态，根据斯托克斯变化特性预定一个偏振态阈值，用于通过一定的范围规定振动行为。
[0048]在本发明所述的偏振入侵报警装置中可以通过对偏振态的斯托克斯矢量的单一量进行在线测量，其中，斯托克斯矢量是偏振态的一种表示方法，每个特定的偏振态都对应一个特定的斯托克斯矢量，例如，温度造成的偏振态变化对应一个斯托克斯矢量，振动造成的偏振态变化对应一个斯托克斯矢量。其中，斯托克斯变化特性，是在静止状态，有一个固定的偏振态，而当振动发生时，会产生偏振态的变化，根据偏振态变化的差值进行检测，可以利用该差值的变化与偏振态阈值进行比较，进而判别振动入侵。
[0049]进一步地，本发明还可以利用斯托克斯矢量计算偏振态的方式区分振动和温度对光的影响，如图3所示为本发明实施例的光纤偏振态变化的示意图，当温度变化和振动对光纤施加形变时，邦加球上的斯托克斯矢量变化轨迹为不同轴线的圆，因此可以判别/区分温度或振动等环境因素对偏振态的影响。其中，所述邦加球是在斯托克斯空间引入的立体球面，用于表示光的偏振态，其中，S1、S2、S3分别对应立体球面的X、Y、Z坐标轴，从球心(坐标原点)到球面一点的矢量即为完全偏振光的斯托克斯矢量，在邦加球表面上的每一点，都是某个特殊的偏振态，当振动发生变化时，该点的轨迹即是一个特定的圆。而温度发生变化时，该点(原始点)可以在两个圆的方向上正交分解出两个变化量的轨迹，其中一个圆(轨迹圆Rl)是振动引起的变化量所形成的轨迹，另一个圆(温度变化轨迹圆R2)是温度变化引起的变化量所形成的轨迹，并且该轨迹圆R2是与振动变化量的轨迹圆Rl不同的圆，因此可以进行区分出振动和温度。换言之，由于振动和温度变化是两个不同的圆，所以不存在干扰的情况，因此，降低了温度对偏振态的影响。
[0050]当偏振检测器105检测到单模光纤203中传输的光波出现特殊情况时，即特殊的一些特征状况/情况，例如，偏振检测器105接收到的光波出现断裂或者出现大损伤，在光纤的偏振态检测端检测的光纤输出功率就会降低或变为零，以此可以作为判定。进一步地，当检测到光波出现特征情况时，偏振检测器105向信息处理器107发送出错预警信号，用以通知相关人员进行排障处理。
[0051]当检测到偏振态数据大于预设的阈值时，信息处理器107触发报警器109，实时报
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目O
[0052]以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
【权利要求】
1.一种偏振入侵报警装置，其特征在于，包括:光源、地板的基底、偏振检测器、信息处理器、报警器；其中: 在所述基底中分布排列单模光纤； 所述光源耦接于所述单模光纤的光波输入端，向单模光纤持续发射脉冲光源； 所述偏振检测器耦接于所述单模光纤的光波输出端； 所述偏振检测器检测所述单模光纤由于外界振动，而导致的变化的单模光纤的输出光波的偏振态； 所述偏振检测器将检测到的单模光纤的所述偏振态，发送至与所述偏振检测器相连接的所述信息处理器，以便触发与信息处理器连接的所述报警器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括: 所述单模光纤基于安全要求的高低，在基底中以不同的密度进行分布排列；其中，所述安全要求的高低,包括: 安全要求高，则在基底中分布排列的单模光纤的密度高； 安全要求低，则在基底中分布排列的单模光纤的密度低。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，包括: 所述分布排列的单模光纤的密度，影响单模光纤的灵敏度； 单模光纤分布排列的密度越高则与所述基`底接触面积越大，使得灵敏度越高，越容易确定偏振态的变化，反之，密度越低则与所述基底接触面积越小，使得灵敏度越低，越难确定偏振态的变化。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏振检测器将检测到的单模光纤的所述偏振态，发送至与所述偏振检测器相连接的所述信息处理器，以便触发与信息处理器连接的所述报警器，包括: 所述信息处理器接收到来自偏振检测器检测到的单模光纤的所述偏振态，并计算所述偏振态的变化，当发生的变化超过预定的偏振态阈值，则根据所述偏振态的变化，触发所述报警器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括: 所述基底包括下面板和上面板； 在所述下面板上均匀设置多个光纤架设点，在所述上面板上均匀设置多个光纤卡槽； 所述下面板上的多个光纤架设点中的每一个都可以对应一个所述上面板上的一个光纤卡槽。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，包括: 将单模光纤放置在光纤架设点上； 将所述上面板覆盖在所述下面板上，所述上面板的多个光纤卡槽承接所述下面板的多个光纤架设点。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于: 每个光纤架设点形状相同，并且具有一个凹槽，所述单模光纤放置在凹槽内； 每个光纤卡槽形状相同，并且具有一个突出的卡槽，并使得突出的卡槽与所述光纤架设点的凹槽的形状互补； 根据所述突出的卡槽和所述凹槽的形状互补，当上面板覆盖下面板时，能固定住分布排列在下面板的单模光纤，并且，当上面板受到外力时，能保护单模光纤。
8.根据权利要求1至7任一所述的装置，其特征在于，包括:所述信息处理器基于斯托克斯矢量计算偏振态的变化。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于:根据邦加球上的斯托克斯矢量的变化轨迹判别温度或振动对偏振态的影响。
10.根据权利要求1至9任一所述的装置，其特征在于，还包括:当偏振检测器检测到单模光纤中传 输的光波出现特殊情况时，偏振检测器向信息处理器发送出错预警信号。
【文档编号】G08B13/18GK103729959SQ201310699539
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】戎玲, 张振一, 史源, 王丽娟 申请人:公安部第三研究所