本文關鍵詞：干涉型光纖周界安防系統(tǒng)的設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：周界安防是指對特定區(qū)域的邊界設置防護,以防止非法入侵或侍機逃逸。傳統(tǒng)的措施一般采取物理防范,如圍墻、柵欄和防護網等,為提高防范能力,往往需要人力巡查、值守�，F代的防護系統(tǒng)大多結合技術防范,實現了安防的智能化,如振動電纜、張力電纜、紅外對射、高壓電網和視頻監(jiān)控等。但是,這些周界安防技術存在一些明顯的缺點,如容易受天氣、環(huán)境的影響、誤報、漏報率高、需要現場供電等。以光信號為載體的光纖周界安防技術,繼承了光纖傳感的優(yōu)點,具有實時監(jiān)測、探測能力強、誤報率低和系統(tǒng)本質安全等特點。它在惡劣環(huán)境下依然可以正常工作,而且適用于易燃易爆場合,與現有的周界安防技術相比,有明顯優(yōu)勢。根據防區(qū)布局的方式不同,光纖周界安防又可分為多防區(qū)和定位型兩大類。前者采用物理分區(qū)的方法將整個區(qū)域劃分為若干個獨立的子防區(qū),主機通過巡查各個子防區(qū)實現對整個區(qū)域的檢測。后者基于分布式光纖傳感的原理,采用一根光纖對整個區(qū)域實施監(jiān)控,通過對光信號的解調得到擾動信息,從而定位入侵。本文在分析和對比了現有的光纖周界系統(tǒng)的工作原理和定位技術的基礎上,采用單模光纖搭建了基于Mach-Zehnder干涉技術的多防區(qū)和定位型兩種光纖周界系統(tǒng)。通過對干涉信號的調制形式、解調方法、數字化處理和測量誤差的理論分析,證明了該干涉技術應用于周界安防系統(tǒng)中的可行性及可靠性。對于干涉技術,激光光源是關鍵器件之一,它的相干長度是一個很重要的指標。根據系統(tǒng)對光源相干長度和輸出功率要求的不同,本設計分別選用300M/4mw和3M/10mw的激光光源作為多防區(qū)和定位型系統(tǒng)的光源,并設計了光源的驅動電路。本文還分別對多防區(qū)和定位型系統(tǒng)的光電轉換進行了較為深入的研究,從器件選擇、電路結構到噪聲分析到都作了較為細致的論述。在此基礎上,選用PIN型和雪崩型光電二極管作為多防區(qū)和定位型系統(tǒng)的光電轉換器,并給出了光電二極管的偏壓電路設計方案。多防區(qū)系統(tǒng)的信號解調技術對采樣頻率要求不高,所以本文選用集成ADC的微處理器作為采集前端與主機,使系統(tǒng)對ADC復用的實現變得容易。對于定位型系統(tǒng),它的解調技術相對復雜,定位精度決定于信號采樣頻率,所以本設計采用FPGA技術搭配高速ADC設計該系統(tǒng)的采集前端,而采用DSP數字處理器作為主機,以實現與FPGA的高速通信。經測試,實驗樣機基本上達到了預期的設計效果,經進一步優(yōu)化調整,可用于取代現有的周界安防產品。
【關鍵詞】：光纖周界安防 Mach-Zehnder干涉 多防區(qū) 長距離定位
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN253;TP277
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 常見的的周界防護技術10-11
• 1.3 光纖周界安防系統(tǒng)11-14
• 1.3.1 多防區(qū)光纖周界安防技術11-12
• 1.3.2 定位型光纖周界安防技術12-14
• 1.3.3 干涉型光纖周界安防技術的優(yōu)勢14
• 1.4 論文主要內容14-15
• 第2章 多防區(qū)光纖周界安防系統(tǒng)15-35
• 2.1 多防區(qū)光纖周界安防系統(tǒng)的工作原理15-16
• 2.1.1 光纖環(huán)路15-16
• 2.1.2 入侵判別16
• 2.2 多防區(qū)光纖周界安防系統(tǒng)的光源16-19
• 2.2.1 激光二極管的選型16
• 2.2.2 激光二極管的驅動設計16-19
• 2.3 多防區(qū)光纖周界安防系統(tǒng)的采集前端19-28
• 2.3.1 光電傳感器19-23
• 2.3.2 電流-電壓變換電路23-24
• 2.3.3 器件選擇24-27
• 2.3.4 噪聲分析27-28
• 2.3.5 有效分辨率28
• 2.4 多防區(qū)光纖周界安防系統(tǒng)的主機28-33
• 2.4.1 主機硬件設計28-30
• 2.4.2 主機軟件設計30-33
• 2.5 多防區(qū)光纖周界安防系統(tǒng)的上位機軟件33-35
• 2.5.1 上位機驅動設計33
• 2.5.2 上位機軟件設計33-35
• 第3章 定位型光纖周界安防系統(tǒng)35-56
• 3.1 定位型光纖周界安防系統(tǒng)的工作原理35-38
• 3.1.1 定位原理35-36
• 3.1.2 信號處理36-37
• 3.1.3 信號數字化近似37-38
• 3.1.4 定位誤差分析38
• 3.2 定位型周界安防系統(tǒng)的光源38-39
• 3.3 定位型周界安防系統(tǒng)的采集前端39-43
• 3.3.1 器件選擇39-41
• 3.3.2 噪聲分析41
• 3.3.3 有效分辨率41-42
• 3.3.4 直流偏壓電源42-43
• 3.4 長距離定位型周界安防系統(tǒng)的信號采集43-52
• 3.4.1 模擬轉換器（ADC）43-46
• 3.4.2 高速采樣時鐘46-48
• 3.4.3 采樣CPU48-52
• 3.5 長距離定位型周界安防系統(tǒng)的主機52-56
• 3.5.1 主機處理器52-53
• 3.5.2 軟件設計53-56
• 第4章 實驗樣機與測試結果56-59
• 4.1 多防區(qū)型光纖周界安防系統(tǒng)56-57
• 4.2 定位型光纖周界安防系統(tǒng)57-59
• 總結59-60
• 參考文獻60-62
• 致謝62-63
• 攻讀碩士學位期間的研究成果63

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 韓玲娟;王強;楊其華;范昕煒;;基于分布式光纖傳感的水下輸氣管道泄漏檢測與定位分析[J];傳感技術學報;2015年07期

2 聶婭琴;;基于相干檢測的分布式光纖振動傳感器[J];電子制作;2014年08期

3 王賀;孫琪真;李曉磊;劉德明;;干涉型分布式光纖振動傳感技術的研究進展[J];激光與光電子學進展;2013年02期

4 張濤;f覦

本文編號：278464