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光纤传感技术在安防监控领域的应用

导读: 当光纤传感器受到外界干扰影响时,光纤中传输光的部分特性就会改变,通过配置特殊的感测设备,经过信号采集与分析,就能检测光的特性变化。

  一.光纤传感工作原理及核心技术

  (一)、工作原理

  光纤不仅可以用于信号传输,还可以作为安全防范应用中的传感器。当光纤传感器受到外界干扰影响时,光纤中传输光的部分特性就会改变,通过配置特殊的感测设备,经过信号采集与分析,就能检测光的特性变化。通过检测光的特性变化,使得许多事件和状态的测量得以监控。通过报警控制器的特殊算法和分析处理,区分第三方入侵行为与正常干扰,实现报警及定位功能。

  (二)、核心技术

  1、微应变/定位传感器

  微应变传感器基于“干涉检测”原理。为了检测微应变,通常采用两芯单模光纤来实现。这两根光纤组成了“干涉传感器”的一个臂,用相干激光器向其发射一束激光,若光纤没有受到外界的扰动,则光检测器将不对反射波产生报警信号;如果光纤受到外界侵扰,如:运动、声波和触动,则光的波形改变,并产生干涉图像,光检测器可检测到这一波形变化,而且通过软件可以分辩出事件的真实情况。

  定位器技术可以与微应变传感器结合。一个典型的系统通常需要三芯光纤,两芯用于微应变传感器,一芯用于定位,从而实现远距离安全保障系统的定位报警功能。激光器向光纤发射激光,激光分别通过“干涉传感器”的一个臂和装有终端单元。该系统根据使用环境的不同,系统的定位精度一般在±100米左右。

  2、光纤链路损耗要求

  FFT设计的微应变/定位传感器系统,通常采用波长为1550nm的激光,光纤链路的损耗的计量单位是dB。

  1) 光缆规格

  单模通信级传感光缆,一般要求四芯(其中一芯冗余备用),工作于1550nm窗口;

  衰减值:0.21dB/km (典型值),最大值<0.23dB/km;

  工作温度:- 30℃至+60℃,使用寿命>15年;

  2) 熔接损耗

  光 缆__典型值0.06dB/p,最大损耗<0.1dB/p;

  传感器__插入损耗1.8 dB/p;

  3) 系统光功率分配

  要求总衰减值:(根据工程经验通常要预留一定的冗余)

  标准机型≤20 dB(全光程< 60km);

  增强机型≤25 dB(全光程< 80km);

  二、光纤传感监控系统技术指标

  响应时间: 瞬间

  频率响应: 1Hz — 100KHz;

  报警概率: 90%;

  虚警概率: 5%;

  监控距离: 30 — 60Km/套;

  定位精度: ±100米左右(取决于实际工作环境);

  工作状态: 全实时7×24小时监控;

  工作温度: 20℃±5℃(主控机),

  - 30℃ — +60℃(传感器);

  传感器类型:无源、连续、无辐射、抗干扰;

  滤波器带宽:用户可调;

  检测门限: 用户可调,电平,幅度,频率,持续时间;

  报警门限: 用户可调,幅度,频率,持续时间;

  报警灵敏度:用户可自行设定;

  光纤折断报警;

  预警功能;

  三、光纤传感技术在安防领域的应用

  澳大利亚未来光纤科技有限公司(以下简称FFT)成立于1994年,公司总部设在墨尔本。经过多年的探索和研究,FFT公司的光纤传感技术在设计和开发上处于世界领先地位,特别是在安全保障方面,该项技术已在国际上获得了多项专利,并获得ISO9001和IQNET组织的认证。

  到2004年底,已经有超过100套系统安装在世界各地,用户遍及美国、英国、意大利、俄罗斯、日本、新加坡、泰国、印度尼西亚、澳大利亚等国家和地区,应用领域包括:政府机构、军事基地、银行、石油、安防行业等。

  (一)在管道安全监控中的应用

  长期以来,维护管道传输的完整性和安全性是管道传输业最为重要、也是最为棘手的事情。原有的探测、检测技术均不十分可靠和有效,也无法确定故障出事地点,往往是泄漏物漏出地表,有明显的迹象污染了环境后才被发觉。维修有时还需停止管道输送,大面积挖掘地面以确定泄漏的位置和状况。

  目前传统的管道探测器有两种,一种是分离式,一个探测器只能测试一定区域内的情况,但管道传输往往数百公里,要想不留下探测的空白区,需花费大量的投资和维修费用;另一种不间断的带有传感系统探测器,需在管道内壁安装特殊的电缆,很难维护,而且上述探测器均不可避免环境的污染和电磁波的干扰。

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