用于测量地面中的振动的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种安装用于测量地面中振动的纤维光缆的方法。所述方法包括：将纤维光缆附着在具有至少一个空腔的弹性支撑构件的外壁，以及掩埋所述纤维光缆和所述支撑构件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量地面中的振动的系统和方法
本专利技术涉及一种安装纤维光缆的方法和一种测量地面中的振动的系统和方法。技术背景使用掩埋式光纤的传感系统已被部署到站点以用于监视入侵。在这样的系统中，掩埋式纤维光传感电缆被用于监控和检测地面中由于第三方干扰所导致的声波和振动波，它们会产生微小变化，例如人的走动、爬行、跑步、挖掘和本地车辆的行驶运动，包括在路面上以及不在路面。然而，电缆周围的土壤也会减弱这些振动，这导致性能下降。由于土壤质量的结构非常复杂，因此阻尼性能主要取决于土壤类型。土壤由一系列不同大小和形状的固体颗粒组成，这些固体颗粒形成骨架，而它们的空隙填充有水和气体或空气。岩石物理性能和岩石性质(如孔隙度、饱和度和粘土含量)，对土壤和岩石的声波和振动波的传播特性有显着的影响。已提出了许多技术，用于当入侵者在上面行走时，提高掩埋式地面传感器的灵敏度。在一项已有的技术中，纤维光传感器被编织成网状物并埋入，以确保入侵者踏入纤维上方的地面。这种方法存在许多缺点，包括：(1)不可能确保有允许纤维变形或安置的空间，以应对入侵；(2)因为回填土壤随着时间的推移会发生结块和压缩，这减少了孔隙空间，从而减少/停止的网状物和纤维的响应(即，网状物和纤维系统被“锁定”于土地中)；以及(3)在粘土回填和降雨频繁的场所情况可能更糟，湿回填变得更难并导致网状物无法移动或变形。因此需要另一种埋入式光纤入侵检测系统。专利技术概述在第一方面，本专利技术提供了一种安装用于测量地面中(in-ground)振动的纤维光缆的方法，该方法包括：将纤维光缆附着于弹性支撑构件的外壁，所述弹性支撑构件具有至少一个空腔；和对所述纤维光缆和所述支撑构件进行掩埋。在一个实施例中，所述弹性支撑构件是一个导管,并且将纤维光缆附着在导管的外壁包括将纤维光缆通过夹子夹在弹性导管上。在一个实施例中，所述方法进一步包括通过在夹子上形成的孔，将将弹性导管钉到地面。在一个实施例中，所述方法包括：掩埋所述纤维光缆和支撑构件，以使所述纤维光缆位于所述支撑构件的上方。在一个实施例中，所述方法还包括：封闭导管的两端，以防止液体和/或细颗粒渗入。在一个实施例中，所述掩埋包括：将纤维光缆和支撑构件放置在地面中，以形成弯曲的轨迹。在第二方面，本专利技术提供了一种测量地面中振动的装置，包括：具有至少一个空腔的弹性支撑构件；附着在支撑构件外壁的纤维光缆；以及传感单元，所述传感单元用于将光线传入纤维光缆，分析来自纤维光缆的后向散射光线，和处理后向散射光线中的变化以检测外部运动。在一个实施例中，所述支撑部件可以由软PVC(聚氯乙烯)制成。在一个实施例中，所述支撑构件可以是一个导管。在一个实施例中，所述导管是圆筒状管子。在一个实施例中，所述圆筒状管子的直径为15mm至50mm。在一个实施例中，所述导管是矩形管子。在一个实施例中，所述矩形管子的高度为20mm至50mm，和所述管子的宽度为100mm至300mm。在一个实施例中，所述导管是椭圆形导管。在一个实施例中，所述椭圆形管子横截面的小轴的长度为20mm至50mm，所述椭圆形管子横截面的大轴的长度为75mm至300mm。在一个实施例中，所述传感单元包括用于使光线纤维光缆中传播以及分析离开所述纤维光缆的光线的相敏光时域反射计(OTDR)。在第三方面，本专利技术提供了一种用于测量地面中振动的方法，包括：将光线传入纤维光缆,所述纤维光缆附着在具有至少一个空腔的弹性支撑构件上；分析来自纤维光缆的后向散射光线，和处理后向散射光线中的变化以检测外部运动。所述弹性支撑构件可以是导管。在一个实施例中，传播光线包括：从激光源发射光线并将光线导入纤维光缆。在一个实施例中，传播光线进一步包括：将传感电缆长度分成一系列箱子(bins)，其宽度由控制器的采样率决定。在一个实施例中，分析后向散射光线包括：分析来自一系列箱子的各箱子的后向散射光线。在一个实施例中，处理后向散射光线包括：分析后向散射光线，以确定它是否包含由第三方入侵所导致的任一模式。在一个实施例中，所述方法进一步包括：沿着第三方入侵导致的任一模式的纤维光缆，确定位置。附图简述为了更清楚地确定本专利技术，将举例并将参照附图描述实施例，其中图1是本专利技术一个实施例中的一个装置的示意图；图2A、2B和2C示出了一个用于将光纤传感器固定到导管上的夹子的例子；图3是图2A、2B和2C中所示的夹子的图片；图4A是埋入地下的图1所示装置的末端示意图；图4B是与图4A对应的侧视示意图；图5A是埋入地下的现有技术中纤维光传感电缆的末端示意图图5B与图5A对应的侧视示意图；图6A是一种标准的“海豚尾”模式构造的示意图；图6B示出了图6A中“海豚尾”模式的一部分；图7用于试验床的光学结构的示意图；图8是在有导管和没有导管的情况下，信号平均强度对应于浅埋传感器的平行距离的图。图9是一个人在位于导管上方的传感器的上方走动7步的空间-时间示例图；以及图10是一个人在没有导管的传感器的上方走动7步的空间-时间示例图。具体实施方式本专利技术实施例的掩埋式光纤入侵检测系统，分析掩埋在地面的纤维光缆中光传播的变化。光信号受到外部运动(例如由人步伐引起)的影响。随着时间的推移，埋入纤维光缆周围的土壤趋于致密，导致光学传感器对地面运动的灵敏度降低。因此，本申请的实例具有特定的但非排他性的应用，包括应用于安全系统以保护周边、国家边界、管线、数据/通信网络，以免侵入、挖掘、盗窃、恐怖主义或间谍活动。本专利技术的实施例采用一种有利方法，其安装用于测量地面中振动的纤维光缆。所述方法包括：将纤维光缆120附着在具有至少一个空腔的弹性支撑构件的外壁。在一个实施例中，弹性支撑构件是弹性导管180。本实施例的方法涉及：掩埋纤维光缆120和导管180。在这种方法中，响应外部运动的柔性导管180的振动被转移给传感器电缆120，这增强了入侵检测系统100灵敏度。在一个实施例中，纤维光缆120被附着在导管的上表面，这样，当纤维光缆120和导管180被掩埋时，纤维光缆120最接近地表面。在其他实施例中，然而，纤维光缆可位于导管180的外表面的不同部位。纤维光缆传感器具有抗射频干扰和电磁干扰的优点，和在运行过程中不需要电源。一个实施例的所述纤维光入侵检测装置110如图1所示，并且包括控制器110、光纤传感电缆120、传感器140以及末端传感器160。控制器110可以是例如FFT光环控制器(可购自未来光纤科技有限公司(www.fftsecurity.com))。在一个实施例中，控制器110使用相敏光时域反射计技术，来检测将微小位移传至传感电缆120的声能和地面振动能量。控制器110是相敏光时域反射计，且对低频非常敏感，并且仅需要接入单模光纤一端即可运作。其他纤维光传感技术(例如相位干涉)同样能够用于执行传感。例如在其他实施例中，可以使用Michelson干涉仪或者Mach-Zehnder(MZ)干涉仪。在一个实施例中，传感器电缆被附着到由PVC制成的柔性导管180上。所述导管也可以有其他材料制成，例如尼龙、橡胶或聚乙烯材料。在一个实施例中，所述导管180是高密度聚乙烯(HDPE)管。当直接或局部地施加负载时，导管180发生形变，该形变使纤维电缆120发生位移从而产生一事件。由于导管应该具有足够的弹性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安装用于测量地面中振动的纤维光缆的方法，所述方法包括：将纤维光缆附着在具有至少一个空腔的弹性支撑构件的外壁，以及掩埋所述纤维光缆和所述支撑构件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.04 AU 20159022021.一种安装用于测量地面中振动的纤维光缆的方法，所述方法包括：将纤维光缆附着在具有至少一个空腔的弹性支撑构件的外壁，以及掩埋所述纤维光缆和所述支撑构件。2.根据权利要求1所述的方法，所述弹性支撑构件是导管。3.根据权利要求2所述的方法，所述将纤维光缆附着在导管的外壁包括：通过夹子将纤维光缆夹在弹性导管上。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：通过夹子形成的孔将所述弹性导管钉在地面。5.根据权利要求1至4中任一所述的方法，包括掩埋所述纤维光缆和所述支撑构件，以使所述纤维光缆位于所述支撑构件的上方。6.根据权利要求2至5中任一所述的方法，进一步包括：封闭导管的两端避，以避免液体和/或细小颗粒渗入。7.根据权利要求1至6中任一所述的方法，其中，所述掩埋包括将所述纤维光缆和所述支撑构件铺设在地面中，以形成弯曲的轨迹。8.一种用于测量地面中振动的装置，包括：具有至少一个空腔的弹性支撑构件；附着在所述支撑装置外壁的纤维光缆；以及传感单元，所述传感单元用于将光线传入所述纤维光缆，分析来自所述纤维光缆的后向散射光线，和处理所述后向散射光线中的变动以检测外部运动。9.根据权利要求8所述的装置，所述支撑构件由软聚氯乙烯或者橡胶制成。10.根据权利要求8或权利要求9所述的装置，所述弹性支撑构件是导管。11.根据权利要求10所述的装置，所述导管是圆筒状管子。12.根据权利要求11所述的装置，所述管子的直径为15mm至50mm。13.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·拉杰夫，S·S·穆罕默德，B·G·科齐奥尔，F·戴维斯，J·G·桑佳亚，P·吉佳特尔圣，
申请(专利权)人：未来光纤技术私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU