基于Φ―OTDR的分布式入侵检测系统的应用综述.doc

基于Φ―OTDR的分布式入侵检测系统的应用综述 　　【摘 要】Φ-OTDR分布式入侵检测系统能对沿光纤线路范围内的入侵目标进行远程、准确、实时的安全监控，本文分析了基于Φ-OTDR光纤传感系统的理论、优缺点以及国内外应用研究的方向，提出了在实际工程应用中对入侵检测系统各部件的具体改进措施。 　　【关键词】Φ-OTDR；分布式传感；入侵检测 　　Overview on Analysis and Application of the Distributed Intrusion System Detection Based on Φ-OTDR 　　LI Cheng1，2 ZHAO Nian-shun1 QIAN Kai2 　　（1.School of Information Engineering， Huangshan University， Huangshan Anhui 245000， China； 2.Key Laboratory of 　　Opto-electronic Information Acquisition and Manipulation of Ministry of Education， Anhui University， Hefei Anhui 230039， China） 　　【Abstract】Φ-OTDR（Phase-Sensitive Optical Time-domain Reflectometry）distributed optic-fiber sensing system is a kind of distributed sensing system using optic-fiber can carry on real-time remote security monitoring of the target within it. The principle， advantage and disadvantage and research direction of the fiber sensing system based onΦ-OTDR are introduced.The future of the optical fiber sensing technology is prospected. Finally， Some suggestions and reform measures to various parts of the systemin practical engineering are proposed. 　　【Key words】Φ-OTDR； Distributed sensing； Intrusion detection 　　0 引言 　　基于Φ-OTDR 技术的入侵检测系统是一种实用的安防系统，不仅具有灵敏度高、抗电磁干扰、抗腐蚀等特性，而且具有测量精确、隐蔽性好、数据处理相对简单，并且可以测出光纤沿线任一点上的应力、振动和温度等信息，无需构成回路等特点。分布式光纤传感技术能够发挥其光纤分布伸展优势的传感测量方法，它是基于光时域反射（OTDR）技术发展起来的一可靠的传感技术[1-2] 。 　　1 OTDR分类及基本原理 　　光在光纤中传输会发生散射，包括由光纤折射率变化引起的瑞利散射、光学声子引起的拉曼散射和声学声子引起的布里渊散射三种类型[3-6]。 　　光时域反射计OTDR是基于测量后向瑞利散射光信号的实用化测量仪器。利用OTDR 可以方便地从单端对光纤进行非破坏性的测量，它能连续显示整个光纤线路的损耗相对于距离的变化。OTDR测试是通过将光脉冲注入到光纤中，当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质、连接器、接头、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射，其中一部分的散射光和反射光经过同样的路径延时返回到OTDR中。OTDR根据入射信号与其返回信号的时间差τ，利用下式就可计算出上述事件点与OTDR的距离： 　　d=cτ/（2n） 　　式中c 为光在真空中的速度，n 为光纤纤芯的有效折射率。 　　基于布里渊散射光时域反射仪（BOTDR）的分布式光纤传感器是布里渊散射和OTDR 探测技术相结合构成的分布式应变传感器，布里渊后向散射光相对于入射光脉冲会发生频移。布里渊频移vB 主要由入射光频率v0、纤芯折射率n、光纤内声速V等决定： 　　vB=（2v0/c）nV 　　当光纤的温度和应变发生变化时，光纤纤芯的折射率n和声速V 会发生相应的变化，从而导致布里渊频移的改变。通过检测布里渊频移的变化量就可获知温度和应变的变化量。同时，通过测定该散射光的回波时间就可确定散射点的位置。 　　2 分布式入侵检测系统的工作原理及工程实践