分布式光纤震动传感系统的多点定位问题研究.pdf

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1、42传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第6期分布式光纤震动传感系统的多点定位问题研究穆立波，吴悦峰，姚剑(中国电子科技集团公司第五十四研究所。河北石家庄050081)摘要：针对3种分布式震动传感系统的多点定位问题进行了研究。论述了Sagnac干涉仪系统不易实现多点定位的原因；分析了双路MZ干涉仪系统的多点定位原理和局限性，并通过仿真验证了两点同时扰动定位失效的情况；最后说明了-OTDR系统实现多点定位的原理和可行性，指出该系统最有可能从根本上解决多点定位问题；同时讨论了后2种系统多点定位的空间分辨率和定位精度。

2、关键词：分布式光纤传感；多点定位；Sagnac干涉仪；Mach-Zehnder干涉仪；相位敏感光时域反射计系统；空间分辨率；定位精度中图分类号：TN247文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)06-0042--04Studyonmultiple-pointlocalizationproblemof．distributedfiber-opticvibration-sensingsystemsMULi·bo，WUYue-feng，YAOJian(The54thResearchInsitute，ChinaElectronicsTechnologyGroupCorporati

3、on，Shijiazhuang050081，China)Abstract：Themultiple—pointlocalizationproblemofthreekindsofdistributedvibrationsensingsystemsisstudied．ThereasonwhyitisnoteasyforSagnacinterferometertorealizemultiple—pointlocalizationisexplained．Theprincipleandlimitationofmuhiple—-pointlocalizationfordualpathMach-Ze

4、hnderinterferometersystemareanalyzed，andthefailureoftwo-pointlocalizationistestifiedbysimulation．Theprincipleandfeasibilityofmultiple-pointlocalizationrealizedby一OTDRsystemweredescribed．Moreover．spatialresolutionandlocalizationprecisionofthelasttwosystemsarediscussed．Keywords：distributedfiber—o

5、pticsensing；multiple-pointlocalization；Sagnacinterferometer；Mach—Zehnderinterferometer；-OTDR；spatialresolution；localizationprecision0引言用化的程度，必须解决多点扰动的定位问题。分布式光纤震动传感系统以光纤作为敏感元件和传输本文对3种系统多点定位的可行性、空间分辨率和定介质，通过探测外界压力、振动等信号，对入侵等事件进行位精度进行了探讨。报警。可实现几十公里的长距离探测，且具有灵敏度高和1基于Sagnac干涉仪的系统抗电磁干扰等优点，适用于边境封控、军事

6、基地防范和油气基于Sagnac干涉原理的分布式光纤震动传感系统主管线防盗等长距离周界安防领域。要实现形式有两类，一是单Sagnae干涉仪结构，二是复合分布式光纤震动传感系统主要有3种：基于萨格奈克Sagnac干涉仪结构。一种典型的单光纤线形Sagnae干涉(Sagnae)干涉仪的系统]、基于双路马赫一曾德(Mach—仪结构如图1所示。宽带光经过两路传播，第1路的通Zchnder)干涉仪的系统．5和基于相位敏感光时域反射计过顺序为：1_3_5-7__9—11—1O_8-_6-14_2，第2路的通过顺(中-0rDR)的系统。序为：1-14__6_8—1O—l1．_9—7．_5_3—1，两

7、路光的传播方向相目前，关于分布式光纤震动传感系统的研究文献和产反、光程差相等，构成Sagnac干涉仪。品报道并不少，但极少涉及多点同时扰动的目标定位问题。先分析单点定位的原理，假设在P点存在单频震动信事实上光纤布设长达几十公里，在多个位置同时发生扰动号，则干涉信号可写成事件或者噪声干扰的可能性很高，如仍沿用单点扰动的处(t)=4Asinto丁dcos2toCOS[。(t—：一D／2)]，(1)理方法，必然会导致对事件错误地判断和定位。要达到实收稿日期：20