基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法及分布式周界系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法，包括以下步骤：将激光转换为光脉冲发送给光纤光栅阵列，该光纤光栅阵列包括均匀分布的多个弱光栅，相邻弱光栅之间为传输光纤；将经光纤光栅阵列反射后的光分为两路，并对其中一路光进行延时，之后两路光再合路，其中一路中经弱光栅反射的光与另一路中传输光纤的瑞利信号反射光产生不饱和干涉；通过调节光脉冲宽度来调整传感光纤的瑞利信号的反射宽度，以调节不饱和干涉的程度。本发明专利技术可实现光纤传感系统的灵敏度的动态调节，进而实现了一种大动态的入侵探测系统，极具应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法及分布式周界系统
本专利技术涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法及分布式周界系统。
技术介绍
自周界安防系统专利技术以来，已经经历过几代产品的更迭。目前在使用的周界安防系统有高压式电子围栏、感应式电子围栏、红外对射周界系统、视频周界系统、光纤光栅周界安防系统和分布式光纤周界安防系统等多个产品。随着周界安防系统的发展，客户对于周界安防系统的时效性和报警准确性提出了越来越高的要求。高压式电子围栏和感应式电子围栏容易受到树木、栅栏等环境影响，布防困难；红外对射周界系统容易受到雨雾影响，误报率很高；视频周界系统存在时效性和镜头覆盖率问题；光纤光栅周界系统性能稳定，但是测量距离短；分布式光纤周界安防系统能实现分布式测量，由于光纤的干涉建立在普通光纤瑞利信号干涉的基础上，在干涉上，是改变干涉的有效宽度，但是瑞利信号干涉饱和度无法调节，因此灵敏度无法调节，即在工程现场只存在一种灵敏度，以及没有严格的物理定位能力，在工程现场应用时误报频繁。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中光学类周界系统现场灵敏度不可动态调节的缺陷，提供一种灵敏度可调的基于光栅阵列不饱和干涉的方法及系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法，包括以下步骤：将激光转换为光脉冲发送给光纤光栅阵列，该光纤光栅阵列包括均匀分布的多个弱光栅，相邻弱光栅之间为传输光纤；将经光纤光栅阵列反射后的光分为两路，并对其中一路光进行延时，之后两路光再合路，其中一路中经弱光栅反射的光与另一路中传输光纤的瑞利信号反射光产生不饱和干涉；通过调节光脉冲宽度来调整传感光纤的瑞利信号的反射宽度，以调节不饱和干涉的程度。接上述技术方案，所述弱光栅为啁啾光栅。接上述技术方案，弱光栅之间的间距在2-10m范围内。本专利技术还提供了一种基于光栅阵列不饱和干涉的分布式周界系统，包括激光器、光脉冲产生器、光环形器、光纤光栅阵列、干涉仪、光电探测器、采集卡、处理器和驱动电路；光脉冲产生器接收激光器发出的激光，在驱动电路的驱动下产生光脉冲，并输出到环形器；环形器接收光脉冲后，通过输出端口输出到光纤光栅阵列，该光纤光栅阵列包括均匀分布的多个弱光栅，相邻弱光栅之间为传输光纤；光纤光栅阵列按照光脉冲先后到达的次序顺序反射脉冲光至环形器回光端，环形器接收光纤光栅阵列反射光再由回光端输出到干涉仪；干涉仪接收环形器回光端的光信号，并将光信号分成两路，对其中一路光进行延时，再对两路光进行合路，其中一路中经弱光栅反射的光与另一路中传输光纤的瑞利信号反射光产生不饱和干涉，干涉后的光信号输出到光电探测器；驱动电路还用于调节光脉冲发生器的光脉冲宽度来调整传感光纤的瑞利信号的反射宽度，以调节不饱和干涉的程度；光电探测器接收干涉后的光信号，转换为对应的电信号，然后输出到采集卡；采集卡通过触发信号控制光脉冲发出，同时采集光电探测器的电信号；采集的电信号经过采集卡内部的数字滤波和对应算法处理后传输给处理器；处理器对采集信号进行解调。接上述技术方案，该系统还包括报警器，用于接收处理器解调后产生的报警信号，并进行报警。接上述技术方案，光纤光栅阵列由拉丝塔在线刻写，反射光谱为宽顶光谱，谱宽≥4nm。接上述技术方案，单个光栅反射率为-40dB，光栅之间的一致性差异≤0.5dB。接上述技术方案，光脉冲产生器的脉冲动态调节范围为1ns-2000ns，脉冲能量调节范围为0dBm-25dBm。。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术通过将光纤光栅阵列中光栅的反射光与光栅之间的传感光纤反射的光进行干涉，产生不饱和干涉，通过调节光脉冲宽度来进行干涉饱和度的调节，从而实现灵敏度的动态调节，进而实现了一种大动态的入侵探测系统，极具应用价值。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法流程图；图2是本专利技术实施例基于光栅阵列不饱和干涉的分布式周界系统框图；图3是本专利技术实施例光纤光栅阵列图；图4是本专利技术实施例的光路图；图5是本专利技术实施例不饱和干涉图；图6是本专利技术实施例干涉仪结构示意图；图7是本专利技术实施例信号扰动图；图8是本专利技术实施例干涉度调节示意图；图9是本专利技术实施例基于光栅阵列不饱和干涉的分布式周界系统的工作流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在光纤光栅阵列中，光栅的位置是固定的，本专利技术通过改变光脉冲的宽度改变两个光栅之间传感光纤的瑞利信号的反射宽度，这个反射宽度在干涉仪与光栅信号干涉时，会映射为干涉强度变化，因此通过调节脉冲宽度可以改变干涉饱和度。在干涉系统中，干涉的饱和率与灵敏度呈现线性关系，因此改变干涉饱和度，就可以改变灵敏度。本专利技术通过脉冲宽度实现现场的干涉饱和度调节，从而实现灵敏度的调节，使得整个干涉系统具有极大的动态调节范围，具有广泛的工程适应性。如图1所示，本专利技术实施例基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法，包括以下步骤：S1、将激光转换为光脉冲发送给光纤光栅阵列，该光纤光栅阵列包括均匀分布的多个弱光栅，相邻弱光栅之间为传输光纤；S2、将经光纤光栅阵列反射后的光分为两路，并对其中一路光进行延时，之后两路光再合路，其中一路中经弱光栅反射的光与另一路中传输光纤的瑞利信号反射光产生不饱和干涉；S3、通过调节光脉冲宽度来调整传感光纤的瑞利信号的反射宽度，以调节不饱和干涉的程度。如图2所示，本专利技术实施例的基于光纤光栅阵列不饱和干涉的分布式周界系统，包括窄线宽激光器1、光脉冲产生器2、光环形器3、光纤光栅阵列4、干涉仪5、光电探测器6、采集卡7、处理器8、报警器9和驱动电路10。光脉冲产生器2接收窄线宽激光器1发出的激光，在驱动电路10的驱动下产生光脉冲，并输出到光环形器3；光环形器3接收光脉冲后，通过输出端口输出到光纤光栅阵列4，该光纤光栅阵列4包括均匀分布的多个弱光栅，相邻弱光栅之间为传输光纤；光纤光栅阵列4按照光脉冲先后到达的次序顺序反射脉冲光至光环形器的回光端，光环形器3接收光纤光栅阵列4反射光再由回光端输出到干涉仪5。干涉仪5接收光环形器3的回光端的光信号，并将光信号分成两路，对其中一路光进行延时，再对两路光进行合路，其中一路中经弱光栅反射的光与另一路中传输光纤的瑞利信号反射光产生不饱和干涉，干涉后的光信号输出到光电探测器6；驱动电路10还用于调节光脉冲发生器2的光脉冲宽度来调整传感光纤的瑞利信号的反射宽度，以调节不饱和干涉的程度。在保证光脉冲能量不变的情况下，通过调节光脉冲的宽度，可调节光栅与瑞利反射光的干涉强度，从而实现的干涉饱和度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将激光转换为光脉冲发送给光纤光栅阵列，该光纤光栅阵列包括均匀分布的多个弱光栅，相邻弱光栅之间为传输光纤；/n将经光纤光栅阵列反射后的光分为两路，并对其中一路光进行延时，之后两路光再合路，其中一路中经弱光栅反射的光与另一路中传输光纤的瑞利信号反射光产生不饱和干涉；/n通过调节光脉冲宽度来调整传感光纤的瑞利信号的反射宽度，以调节不饱和干涉的程度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
将激光转换为光脉冲发送给光纤光栅阵列，该光纤光栅阵列包括均匀分布的多个弱光栅，相邻弱光栅之间为传输光纤；
将经光纤光栅阵列反射后的光分为两路，并对其中一路光进行延时，之后两路光再合路，其中一路中经弱光栅反射的光与另一路中传输光纤的瑞利信号反射光产生不饱和干涉；
通过调节光脉冲宽度来调整传感光纤的瑞利信号的反射宽度，以调节不饱和干涉的程度。


2.根据权利要求1所述的基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法，其特征在于，所述弱光栅为啁啾光栅。


3.根据权利要求1所述的基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法，其特征在于，弱光栅之间的间距在2-10m范围内。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于光栅阵列不饱和干涉的调节方法，其特征在于，在弱光栅直径和弱光栅间距之间调节光脉冲的宽度。


5.一种基于光栅阵列不饱和干涉的分布式周界系统，其特征在于，包括激光器、光脉冲产生器、光环形器、光纤光栅阵列、干涉仪、光电探测器、采集卡、处理器和驱动电路；
光脉冲产生器接收激光器发出的激光，在驱动电路的驱动下产生光脉冲，并输出到环形器；环形器接收光脉冲后，通过输出端口输出到光纤光栅阵列，该光纤光栅阵列包括均匀分布的多个弱光栅，相邻弱光栅之间为传输光纤；光纤光栅阵列按照光脉冲先后到达的次序顺序反射脉冲光至环形器回光端，环形器接收光纤光栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：周爱，宋珂，徐一旻，王月明，王洪海，姜德生，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42