基于振動傳感的智能光纖安防系統(tǒng)設(shè)計

　　摘 要: 系統(tǒng)是在光纖振動傳感原理的基礎(chǔ)上提出的一種新型預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)由信號傳感部分，信號采集處理部分和信號顯示預(yù)警三部分構(gòu)成。為了區(qū)分不同外部干擾信號對光纜的激勵，正確提取不同干擾下的信號特征，系統(tǒng)選用離散小波分析方法對信號進(jìn)行去噪重構(gòu)處理，并對兩種去噪方法進(jìn)行了對比。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)光纜沿線的實時觀測，并通過人機(jī)交互界對管理員發(fā)出實時預(yù)警。

　　關(guān)鍵詞: 光纖振動傳感; M-Z 干涉儀; 離散小波變換; 去噪

　　目前，針對邊境、機(jī)場等位置的防務(wù)感知是非常必要的。[1]傳統(tǒng)以電信號為基礎(chǔ)的檢測方法存在維護(hù)成本高、可靠性低等缺點; [2]光纖傳感以光纖為媒介，利用光纖的一維空間連續(xù)特性來感知和傳輸外界測量信號，適用于強(qiáng)電磁干擾和環(huán)境條件惡劣的場合，該技術(shù)成為安防領(lǐng)域的研究熱點。[3]

　　文中設(shè)計了一種基于振動傳感的智能光纖安防系統(tǒng)，由信號傳感、采集處理和顯示三部分構(gòu)成，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)光纜沿線的實時觀測，并通過人機(jī)交互界對管理員發(fā)出實時預(yù)警。

　　1 系統(tǒng)原理

　　系統(tǒng)由信號傳感部分，信號采集處理部分和信號顯示預(yù)警三部分構(gòu)成。系統(tǒng)中光源采用激光器，光路結(jié)構(gòu)采用全光纖 M-Z 干涉儀結(jié)構(gòu)。[4]

　　光信號經(jīng)光耦合器 1 分為兩路光信號，其中一路在振動傳感光纖中傳輸，另一路在參考光纖中傳輸，兩路信號在耦合器 2 處合成一路光信號輸出。當(dāng)沒有局部干擾時，耦合輸出的光信號為穩(wěn)定的干涉信號;存在局部干擾時，在振動臂傳輸?shù)墓庑盘柺芨蓴_發(fā)生相位延遲使得干涉光信號發(fā)生改變，進(jìn)而得到干擾信息。

　　2 信號去噪處理

　　系統(tǒng)采集到的沒有任何碰觸的信號時域波形基本是一條平穩(wěn) 的 直 線;當(dāng)人手敲擊光纜時信號部分時域波形如圖 2 所示。

　　由于信號中含有隨機(jī)噪聲，為了濾除噪聲，提取信號特征，系統(tǒng)采用小波分析方法降噪。在選定閾值后，采用軟閾值處理的方法。[5]圖 3 是采用基于 10 階 Daubechies 極大極小值軟閾值去噪方法對信號分別進(jìn)行一階、二階和三階去噪后的波形圖。

　　從圖 3 中可以看出去噪后的信號與原信號相比平滑，處理后的信號特征較明顯。

　　3 軟件界面設(shè)計

　　報警顯示界面可以實時顯示采集到的信號并作分析和報警。圖 4 在人手觸摸光纖情況下上位機(jī)界面采集到的時域波形。

　　4 結(jié)論

　　系統(tǒng)能準(zhǔn)確的識別到光纖附近的變化情況，并能夠?qū)⑿畔鹘o管理人員，實現(xiàn)預(yù)警功能。

　　相關(guān)期刊推薦：《噪聲與振動控制》(雙月刊)曾用刊名：(振動與噪聲控制)1981年創(chuàng)刊，本刊是噪聲與振動控制方面的專業(yè)期刊。中國科技論文用期刊。主要內(nèi)容有噪聲與振動控制專題論文;噪聲振動治理的新理論、新方法、新經(jīng)驗、新的設(shè)計思想及各種工程實例;基礎(chǔ)理論講座;噪聲振動測試技術(shù);國內(nèi)外噪聲振動控制元器件、新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品以及工廠介紹等。有想投稿的，可以與在線編輯聯(lián)系。

《基于振動傳感的智能光纖安防系統(tǒng)設(shè)計》

上一篇：高職院校智慧校園建設(shè)的研究與思考

下一篇：電子信息技術(shù)中的問題及發(fā)展趨勢