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基于φ-OTDR与MZI复合的超长周界光纤预警系统研究

发布时间:2018-03-25 20:04

  本文选题:光纤分布扰动式传感系统 切入点:相位敏感光时域反射仪 出处:《北京交通大学》2016年硕士论文


【摘要】:近些年,国内外安全形势日益严峻,针对机场、军事基地等大范围重要场所,以及边境线和油气输送管线等超长围界的安全防范预警技术研究得到广泛的关注。开展长周界安防技术研究对维护国家国民经济基础设施的安全具有非常重要的现实意义和应用价值。本论文重点开展机场周界安防系统的关键技术和器件的研究,完成的主要研究工作如下:1.φ-OTDR与MZI相结合,优势互补,进行光纤分布式扰动传感系统的创新结构设计,以及主要元器件选型和实验系统搭建工作,解决了虚警率高和无法同时多点报警的问题。2.提出一种以圆孔阵列做中心调制孔的掺氟芯双芯光子晶体光纤,通过优化光纤的结构参数,实现了宽带平坦而且对偏振不敏感的耦合特性。并基于提出的光纤,设计出在波长0.8μm-1.7μm的变化范围内,分光比变化为±1%,x偏振光和y偏振光分光比的差小于2%的3dB超宽带耦合器。与采用椭圆调制孔双芯光子晶体光纤相比,降低了光纤的制作难度。3.针对φ-OTDR和MZI相结合的光纤分布式扰动传感系统实验中发现的问题,软硬件改进相结合进行完善和改进,完成了外场实验检验工作,并增添了摄像视频联动及彩信报警功能。围界监测距离达到60 km,分辨率不低于50 m。100组外场实验测试结果表明,对于敲击、攀爬、浇水以及步行等4种模拟扰动模式,识别率分别达到91.2%,88.3%,90%和86.7%。系统达到了项目任务要求,在张家口机场已投入实际应用。
[Abstract]:In recent years, the security situation at home and abroad has become increasingly serious. The research on security and early warning technology of super-long perimeter such as border line and oil and gas pipeline has been paid more and more attention. It is very important to carry out research on security technology of long circumference to maintain the security of national national economic infrastructure. This paper focuses on the research of the key technologies and devices of the airport perimeter security system. The main research work accomplished is as follows: 1. Combining 蠁 -OTDR with MZI, with complementary advantages, the innovative structure design of optical fiber distributed disturbance sensing system, the selection of main components and the construction of experimental system are carried out. The problem of high false alarm rate and multiple alarm at the same time is solved. 2. A fluorine-doped two-core photonic crystal fiber with circular hole array as the central modulation hole is proposed. The structure parameters of the fiber are optimized. The coupling characteristics of wide band flatness and polarization insensitivity are realized. Based on the proposed fiber, a wavelength range of 0.8 渭 m to 1.7 渭 m is designed. The variation of splitting ratio is 卤1%. The difference between polarized light and y polarization ratio is less than 2% for 3dB UWB couplers. Compared with elliptical modulated two-core photonic crystal fibers, The difficulty of optical fiber fabrication is reduced. 3. Aiming at the problems found in the experiment of the optical fiber distributed disturbance sensing system combining 蠁 -OTDR and MZI, the software and hardware improvement is combined to perfect and improve the external field experiment. With the addition of video camera linkage and MMS alarm function, the perimeter monitoring distance is up to 60 km, the resolution is not less than 50 m.100 groups of field test results show that for the impact, climbing, watering and walking, four kinds of analog disturbance modes, such as hammering, climbing, watering and walking, are obtained. The recognition rate reached 91.2% and 86.7%, respectively. The system has met the requirements of the project and has been put into practical application in Zhangjiakou Airport.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP212;TP277

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本文编号:1664651

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