近年來，傳感器在朝著靈敏、精巧、適應(yīng)性強和智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。光纖傳感技術(shù)是伴隨著光導(dǎo)纖維及光纖通信技術(shù)發(fā)展,而另辟新徑的一種嶄新的傳感技術(shù)。該技術(shù)從國外已成功應(yīng)用多年，今年逐步引進到國內(nèi)安防領(lǐng)域。光纖傳感器按結(jié)構(gòu)分類可分為集總式和分布式，集總式利用傳感探頭檢測局部參量，而分布式探測外界在光纖中任一點引起的參量變化；按原理分類可分為干涉型、反射型、波長掃描型和模式濾波型。干涉型利用激光干涉原理，通過檢測光路中光波的相位變化得到被測參量的信息，反射型利用光纖在外部擾動作用下產(chǎn)生的Reyleigh 、Raman、Brillouin等效應(yīng)進行測量，波長掃描型把寬譜光源注入光纖中，以光纖布拉格光柵作為探測器，通過檢測輸出光譜的變化進行參數(shù)測量，而模式濾波型利用多模光纖中模式分配與光纖應(yīng)力應(yīng)變有關(guān)進行測量。目前國內(nèi)外以光纖為介質(zhì)的振動監(jiān)測安防產(chǎn)品主要以干涉型和模式濾波型為主。
干涉型光纖傳感器的基本原理是通過被測物理量的作用，使某段單模光纖內(nèi)傳播的光波發(fā)生相位變化，再用干涉技術(shù)把相位變化變換為振幅變化，從而還原所檢測的物理量，并具有高靈敏度、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾、超高壓絕緣、防燃防爆、體積小及可靈活撓曲等優(yōu)點，近年來發(fā)展迅速，在各個領(lǐng)域都擁有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/P>
圖1所示為三種不同類型的全光纖干涉儀的結(jié)構(gòu)：邁克爾遜(Michelson) 、馬赫-澤德(Mach-Zehnder)和 賽格納克(Sagnac)干涉儀。這三種干涉儀都存在一個難以攻克的難題：偏振衰落，偏振衰落使傳感器進入一種靈敏度極差甚至失效的狀態(tài)，而該狀態(tài)與環(huán)境有關(guān)，無法預(yù)測，成為該技術(shù)應(yīng)用推廣的一大缺陷。
目前，消偏振衰落技術(shù)主要有偏振態(tài)分集檢測、偏振態(tài)高頻調(diào)制、偏振態(tài)反饋控制等。消偏技術(shù)的性能可以采用可見度來衡量，可見度為1時則完全消除了偏振，可見度為0時，干涉儀失效，完全沒有傳感作用?？梢姸鹊臏y量通過在其中一個干涉臂上加相位調(diào)制器，使干涉儀在一段時間內(nèi)產(chǎn)生完整的干涉條紋，用峰峰探測電路檢測出這段時間內(nèi)的 、 ，即可算出可見度V＝ 。
圖2是馬赫澤德干涉利用偏振態(tài)反饋控制進行消偏的示意圖，當干涉儀受外界影響時，通過反饋控制PC，使（PC＋MZ）共同作用的結(jié)果仍使其輸出可見度為1。
圖1 幾種不同的干涉儀
（a）邁克爾遜干涉儀（b）馬赫-澤德干涉儀（c）賽格納克干涉儀[nextpage]
圖2. 輸入偏振態(tài)反饋控制原理框圖
誤報是光纖入侵傳感系統(tǒng)需要解決的另一個重要的關(guān)鍵技術(shù)，由于干涉型光纖傳感系統(tǒng)靈敏度極高，微小的振動即可觸發(fā)報警，高靈敏度帶來的問題是一些自然現(xiàn)象可能引起誤報，比如刮風(fēng)、下雨、機器轟鳴聲引起的柵欄共振等都會引起誤報。擾動信號的識別檢測是該傳感系統(tǒng)的重要功能，報警檢測的核心在于提取出輸入信號中所有符合入侵信號特征的信號，對這類信號進行報警。對于噪聲或不具備入侵特征的信號，都應(yīng)被系統(tǒng)過濾。信號特征辨識技術(shù)，是一種模式識別技術(shù)，通過對不同輸入信號的特征進行分析，對這些信號如噪聲、入侵信號、振動信號等建立特征模板，將實時信號與模板進行比對，以確定實時信號類型。如圖3是實驗室測得的強入侵、弱入侵和噪聲信號，這三類信號特征比較明顯，容易識別，因為實驗室環(huán)境噪聲很小。但在現(xiàn)場布設(shè)的系統(tǒng)中，傳感光纖覆蓋區(qū)域長，每段環(huán)境都不盡相同，在復(fù)雜環(huán)境下，這三類信號難于分辨，需要借鑒現(xiàn)有模式識別的技術(shù)對信號進行分析建模，對不同的環(huán)境采用不同的算法才能解決誤報問題。該現(xiàn)象也是多數(shù)現(xiàn)有產(chǎn)品存在的問題，給用戶留下的光纖傳感入侵系統(tǒng)誤報高的印象。
圖3. 入侵信號和背景噪聲信號
北京北郵國安寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司依托北京郵電大學(xué)的技術(shù)優(yōu)勢和中信國安的資本優(yōu)勢成功攻克了干涉型光纖傳感系統(tǒng)偏振衰落的難題，隆重推出了分布式光纖傳感安全防護平臺，該平臺成功解決了光纖中的偏振問題，采用獨特的模式識別算法解決了誤報問題，同時具有學(xué)習(xí)功能，可以根據(jù)用戶需求，對特定誤報事件采用一鍵式消除技術(shù)。該系統(tǒng)與國外某公司的產(chǎn)品同時安裝在某用戶的柵欄中作對比試驗，通過1個多月的測試，其靈敏度及誤報性能遠優(yōu)于對手，測試漏報率為0，沒有發(fā)生一起誤報。(本文由北郵國安寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司提供)
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