光纤扰动入侵监测系统地地研究

《光纤扰动入侵监测系统地地研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实用标准文案光纤扰动入侵监测系统研究摘要：一定强度的光信号通过光纤，当外界扰动入侵时光纤中光的强度将发生变化，根据光强度的变化可以探测这种外界扰动的入侵。对功能型光强调制的检测可以利用一种特殊的监测系统，该系统能对光纤中光信号的变化进行精确检测而达到入侵监测的目的。在此设计一种光纤自动监测系统，针对不同入侵对象扰动信号的频率的不同，该系统能够实现对光纤链路的自动监测、入侵定位和网管告警等功能，实现了对外界入侵扰动信号的实时监测。关键词：光纤、扰动、入侵监测、调制、自动监测系统0引言光纤通信具有很多优点，通信容量大、传送信息质量高、传输距离远、性能稳定、防

2、电磁干扰、抗腐蚀能力强，因此近年来光纤通信得到大力发展。由于光纤光缆线路本身极易受外界环境（入侵扰动信号）的影响，所以就可以通过光纤检测这种外界入侵。光纤传感包含对外界信号的感知和传输两种功能。所谓感知是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理参量(如强度、波长、频率、相位和偏振态等)发生变化后，我们就可以测量到这种光参量的变化。这种感知实质上是外界信号对光纤中传播的光波实施调制。根据被外界信号调制的光波的物理参量的变化情况，可以将光波的调制分为光强度调制、光频率调制、光波长调制以及光相位和偏振调制等五种类型。外界扰动(如振动、弯曲、挤压等情况)

3、对光纤中光通量的影响属于功能型光强调制。光纤扰动入侵检测精彩文档实用标准文案的目的是检测入侵，不需要很高的精度，只需要检测到这种入侵即可。在此提出一种利用不同入侵对象（如人、风等）的扰动调制频率的范围不同，采用一般多模光纤（同时允许多个方向的光线在其中传送的光纤），传感探测单元主要由监测中心MC、监测站MS、光纤光缆通信网络3个部分组成，它们分别完成不同的功能。根据对入侵对象及入侵频率的分析，对0.1——30Hz的外界扰动信号进行采集探测分析，在此基础上设计实现光纤入侵扰动检测系统。1光纤特性光纤是由折射率不同的石英材料组成的细圆柱体，圆柱体的内层称为纤

4、芯，外层称为包层，光线（或光信号）在纤芯内进行传输。设纤芯的折射率为n1，包层的折射率为n2，要使光线只在纤芯内传输而不致通过包层逸出，必须在纤芯与包层的界面处形成全反射的条件，即满足n1>n2。光纤除了折射率参数外还有其它参数，如相对折射率、数值孔径NA、衰减、模式(单模、多模)等。光功率在光纤中的衰减的原因很多,如材料的吸收、弯曲损耗和散射损耗等,光纤扰动入侵检测主要是利用不同外界扰动对光纤的微扰损耗而产生的不同强度的调制频率来探测扰动入侵的。当光从空气入射到光纤端面时，只有入射方向处于某一光锥内的光线在进入光纤之后才能留在纤芯内，而从光锥外入射的光

5、线即使进入光纤，也会从包层逸出（在光纤中发生折射）。这个光锥半角的正弦称为光纤的数值孔径NA。2微扰损耗精彩文档实用标准文案光纤中的微扰损耗是指由光纤的几何不均匀性引起的损耗，其中包括由内部因素和外部干扰引起的不均匀性，如宏观结构上折射率和直径的不均匀性、微弯曲等。根据光纤传输理论，这种不均匀性引起的损耗或以散射形式出现，或以模式耦合的形式出现。模式耦合是指光纤的传导模之间、传导模（导波模）与辐射模（截止模）之间的能量交换或能量传递，这就意味着通过光纤的光会受到衰减。一般情况下，制造和使用光纤时要减小和避免这些损耗，而光纤扰动入侵检测正是利用这些耗损对光

6、的衰减来探测入侵的存在，因此研究这些耗损，特别是外部干扰引起的微弯损耗是比较重要的。微弯损耗是模式间的机械感应耦合引起的，光纤中的传导模变换成包层模，并从纤芯中消失。当沿光纤的机械微扰的空间周期与光纤内相邻的模式的波数相差一致时，这种损耗就增加。3系统的组成光纤扰动入侵探测系统主要由监测中心MC、监测站MS、光纤通信网络3个部分组成，它们分别完成不同的功能。监测中心（MC）负责对整个光纤网络覆盖地区的各监测站进行控制和管理，是收集和处理数据的中心。监测中心负责接收监测站的告警信号及测试数据，并作相应的处理。它由控制器（服务器、客户机、工作站）、路由器、集

7、线器、网络适配器、相应的软件等组成。精彩文档实用标准文案监测站（MS）在监测中心控制下，对光信号在光纤中传输的损耗的变化进行监测，并将告警及时上报监测中心。按照安装地点的不同，监测站分为本地监测站和远程监测站。监测站由告警监测模块（含光功率采集单元AIU和光功率控制单元ACU）、OTDR模块、控制模块、电源模块、程控光开关（OSU）、波分复用器（WDM）、滤波器、路由器、网络适配器及相应的软件（含OTDR仿真软件）等组成，通常安装于传输机房用的标准机架内。光纤通信网络主要为监测站与各级监测中心之间的通信提供通道，并利用不同外界扰动对光纤的微扰损耗而产生的

8、不同强度的调制频率来探测扰动入侵的。4工作原理及技术特点4.1系统工作原理根据人