全光纤多功能研发平台.doc

全光纤多功能研发平台在科学技术飞速发展的信息时代，光电技术、信息技术（IT）和集成电路技术（IC）在各个领域不断产生新的应用。其中，光纤技术在通信和传感领域的广泛应用，已经体现出依靠“电”进行信息提取和传输的方式所无法比拟的优势。光纤通信和光纤传感技术作为新的激光应用技术，已经成为工程应用和研究热点。由于光纤技术发展迅速，能够作为研究开发平台的仪器很少，一般一套设备只能完成一个功能。测试用设备不能作为功能设备使用，功能性设备不具备测试用条件。为了改变光纤技术研究中存在的设备单一状况，研究开发了“全光纤多功能研究开发平台”。该仪器在2005年10月18日进行了教育部主持的专家鉴定会，与会专家一致通，鉴定结论：该仪器属于国际先进水平。优势1、先进的平台构建方式主机共享，人机互动。强大的硬件平台和数据处理分析平台。2、全新的研究内容目前提供的研究内容都来自最新的专利和文章，包含的知识和技术属于新的科研成果，这使整个平台的学术水平属于国际先进水平。3、研究开发平台也是工程应用平台全光纤多功能研究开发平台实现了多项工程测试应用，目前能够完成的应用功能包括：光纤分布传感技术振动速度、加速度和位移振动信号频谱分析光纤等效折射率光波在光纤中的传播速度水中声波传播特性光纤弹光效应光波相位调制、解调光纤长度测量全光语音信号录入全光通信4、平台提供二次开发功能平台对多种光纤传感技术的开发提供基础性功能，在此基础上通过信号分析和硬件完善，实验标定，能够完成工业用设备实现的功能。应用开发简例【一】全光纤矿道（坑道）事故人员紧急救援系统【二】机场、化学物品区、弹药区、油库用光纤安防系统【三】光纤通信线路安防监控系统【四】高档住宅区、机密资料室、金库用光纤周界安防系统【一】全光纤矿道（遂道）事故人员紧急救援系统基本情况本系统着眼于解决矿道、隧道由于瓦斯爆炸、火灾、水灾或其他地质灾害导致局部垮塌，造成人员被困时，被困人员的搜索定位及其与外界紧急通信的问题。系统所用技术为国际领先的基于光纤弹光效应和白光干涉技术的分布式光纤传感技术，以及光纤通讯技术。技术方案为在矿道（遂道）内预埋加强光缆，并利用了光纤弹光效应，即光纤折射率对光纤所受应力、应变十分敏感，并呈线性关系的特性，同时利用白光干涉技术，对各种微弱振动引起的，光缆任意位置折射率改变后产生的微小光程差进行检测。这样，首先，可以搜索出被困人员的轻微动作，判断幸存人员存在，第二，基于采用的独特的光路设计和专用软件，可对被困地点进行准确定位，便于实施后续救援行动，第三，可实现受困人员语音的单向传递。系统采用的光缆可按照矿道（遂道）具体的复杂形状进行灵活布设，光缆本身属于无源系统，且无需供电设备，并且抗辐射，耐酸碱，适合于各种隧道（坑道）的恶劣应用环境。传统技术目前，国内外采用的技术设备有以下几种：1利用光反射进行生命探测的，即所谓的“蛇眼”探测仪。学名叫“光学生命探测仪”。2热红外生命探测仪。3声波振动生命探测仪。以上3种搜索仪器都是国际上比较先进的，带有搜索功能的设备，但他们在恶劣环境里应用都有所局限，最大的问题是，搜索距离短，并且不具备与被困人员的通讯功能。4基于射频IP技术的定位系统。这是目前国际国内已经采用的，相对成熟的矿道（遂道）无人员管理/定位系统。其基本原理是，在井、道中一定间隔距离（150-200米）设置感应电路作为自动询问接收站，人员均佩戴唯一标识的射频IP电子识别卡。这样，只要基站附近有电子识别卡（即人员），基站即可感知并能将信息（人员标识、数量等）发送到外部控制中心。该设备存在的不足是：1、整个系统基于无线数据传输技术，易受电磁干扰；2、系统用电的环节过多，存在安全隐患；3、不具备紧急通讯功能。全光纤矿道（遂道）事故人员紧急救援系统分布式光纤传感技术，即将整个长度范围内的光纤均用作传感器，探测在光纤敷设范围内任意点的特定信息，而不是仅局限于光纤上的某一点或是只是用光纤联结局部测试用传感器。目前，这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一。实现功能包括：1能够探测极宽频率范围内的各种震动信号，从而及时搜索人员生命迹象；2能够根据探测到的振动信号，对振动源（即受困人员位置）进行定位；3能够实时回放光缆附近人员说话的语音。具体实施方法是，在隧道（坑道）施工中即铺设加强光缆。光缆即作为声音（振动）传感器，同时，也作为通讯传输介质。一旦发生意外，导致人员被困，则光缆可以敏感探测到被困人员的各种振动信号，包括说话的语音到轻微的敲击动作。外部人员可以操作光缆另一端的主机（最远可达80公里外）实时分析振动情况，或者回放人员语音，从而判断受困人员位置和并通过语音得到其他一些基本信息，便于开展下一步救援行动。其突出的优点在于：光缆完全不受电磁干扰，便于采用各种加强处理，长期敷设耐腐蚀，发生事故时不易损害；光