用于周界安防光纤白光干涉传感网络地研究

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1、万方数据分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学博士学位论文用于周界安防的光纤白光干涉传感网络研究博士研究生：李松指导教师：苑立波教授学位级别：工学博士学科、专业：机械设计及理论所在单位：机电工程学院论文提交日期：2013年12月论文答辩日期：2014年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngResearchonWhiteLightFiber-opticInterferenceNetworkUsedin

2、PerimeterSecurityCandidate:LiSongSupervisor:Prof.YuanLiboAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:MechanicalDesignandTheoryDateofSubmission:Dec,2013DateofOralExamination:Mar,2014University:HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重

3、声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部

4、门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据用于周界安防的光纤白光干涉传感网络研究摘要随着计算机

5、技术和传感技术的迅猛发展以及各种新技术的不断涌现，人们对博物馆、银行、机场、军事基地、武器弹药库、监狱、油库等重要部门的周界入侵探测系统提出了更高的要求。由于受到地形、气候气象等条件的制约，周界入侵监测的要求比较高、难度相对也比较大。光纤传感技术因其抗干扰、耐腐蚀、灵敏度高、可靠性强、体积小巧等特点，现己成为国内外传感领域研究的热点。光纤传感技术特别适合进行大范围大容量远程分布式测量，可广泛应用在周界安防领域中，也是未来智能安防系统的研究热点，研发基于光纤传感器的光纤围栏报警系统具有重要的经济价值和社会意义。

6、本课题主要基于白光干涉原理研究光纤周界安防系统，论文主要内容如下所示：首先论述了白光干涉光纤形变传感的基本原理，由部分相干光的原理引出白光干涉光学原理，以及光纤白光应变光程的表征方法，光纤应变、温度测量技术的原理，并简单介绍了几种用于白光干涉传感系统的多路复用技术以及传感解调干涉仪系统；介绍了光纤周界传感器功能与特性，从光纤的长度、区域及环境温度出发，研究分析了光纤的传输特性。光纤围栏周界安防系统在实现的过程中，需要考虑各部分的组成，包括信号探测部分和信号处理部分，光纤在围栏上的布放，传感光缆的选择，针对这些

7、问题，文中进行了设计与讨论；应用的环境十分复杂，恶劣的环境和条件可能损坏传感器，传统的串联式阵列在某个传感器失效时，会使得其后面的传感器无法继续进行问讯，为了克服此缺点，文中在线性阵列的基础上，以非平衡Mach-Zehnder干涉仪作为解调机构，研究设计了四种基于白光干涉原理的分布式光纤传感器的网络拓扑结构，构成空分复用系统，并对网络结构的结构模型、光程匹配、网络信号输出特性、带载能力、噪声特性进行了讨论。网络结构的提出，增加了系统的多路复用能力。在开发新的复用结构的基础上，又提出了耦合器分光比的优化方法并加

8、以验证，优化公式的运用更增加了传感器的复用数量。最后，对上面的四种网络拓扑结构分别实验测试，并且将它们构成的系统分别应用于前面设计的围栏周界安防系统模型实验中进行了可行性研究。本文的主要创新点包括：一、设计了四种可以实现多路复用的网络拓扑结构。这几种复用结构增加了传感器的信号输出的幅度；同时也增强了其多路复用能力，万方数据哈尔滨工程大学博士学位论文即输入光功率相同的条件下，结构可帯载的传感器数目增多