外文翻譯--基于光時(shí)域分析的布里淵傳感器在入侵檢測(cè)系統(tǒng)中的發(fā)展（譯文）

1、1中文 中文 3350 字出處： 出處：Kwon I B, Baik S J, Im K, et al. Development of fiber optic BOTDA sensor for intrusion detection[J]. Sensors & Actuators A Physical, 2014, 101(1-2):77-84.基于光時(shí)域分析的布里淵傳感器在入侵檢測(cè)系統(tǒng)中的發(fā)展Il-Bum Kwon, Se-J

2、ong Baik, Kiegon Im, Jae-Wang Yu摘 要我們提出了一個(gè)基于光時(shí)域分析的布里淵（BOTDA）傳感器系統(tǒng)，它具有探測(cè)和定位超過數(shù)十公里上企圖入侵的能力。該系統(tǒng)由一個(gè)激光二極管和兩個(gè)電光效應(yīng)調(diào)制器組成，通過應(yīng)變誘導(dǎo)程序來完成入侵的仿真。在實(shí)驗(yàn)室條件下，得到了在 4.81km 傳感光纖下 3m 的定位精度，且探測(cè)時(shí)間在 1.5s 內(nèi)。實(shí)際的入侵檢測(cè)實(shí)驗(yàn)使用了這樣的裝置，并且能在 1.5 秒內(nèi)清楚地獲得可辨的

3、檢測(cè)信號(hào)。關(guān)鍵詞：基于光時(shí)域分析的布里淵傳感器；光纖；入侵檢測(cè)；距離分辨率1 簡(jiǎn)介 簡(jiǎn)介為了防止入侵者進(jìn)入，紅外光纖傳感器、埋在地下的磁傳感器和泄漏同軸電纜傳感器得到了廣泛的應(yīng)用[1]。紅外光纖傳感器對(duì)空氣中的灰塵和水分子非常敏感，并且它的檢測(cè)線必須構(gòu)建成直線。磁傳感器和泄漏同軸電纜傳感器不能用在有電磁干擾的惡劣環(huán)境中。但光纖傳感器沒有這些缺點(diǎn)，并在入侵檢測(cè)中有了很大的發(fā)展，比如對(duì)機(jī)場(chǎng)的周圍和建筑物周圍環(huán)境的入侵檢測(cè)。光纖傳感器檢測(cè)到一

4、個(gè)失光與光纖的切斷是相關(guān)的，這樣的入侵企圖[2]是不可避免的。當(dāng)多模光纖被入侵者彎曲時(shí)[3]，這種類型的光纖傳感器就檢測(cè)到光的偏振狀態(tài)發(fā)生變化。多模光纖傳感器具有很短的數(shù)米范圍的探測(cè)距離。光纖傳感器利用由傳播模式間相互干擾產(chǎn)生的散射具有極高的靈敏度，但其檢測(cè)范圍僅數(shù)百米仍然有限 [4,5] 。1976 年，Barnoski 和 Jensen[6]報(bào)道了一個(gè)，通過分析時(shí)域瑞利后向散射的無損測(cè)量方法。戴金[7]認(rèn)為，利用瑞利散射的光時(shí)域反射

5、計(jì)（OTDR）可應(yīng)用到入侵檢測(cè)中。雖能測(cè)量到后向散射光，但這個(gè)傳感器不能檢測(cè)到這種位于某種特定入侵背后的入侵，在這種特定入侵的擾動(dòng)足夠大，來掩蓋所有后來的入侵事件 。傳感器利用受激布里淵散射克服了這個(gè)問題。受激布里淵散射光纖傳感器采用一泵浦脈沖光和連續(xù)探測(cè)光沿相反方向在單模光纖上傳輸，并檢測(cè)由兩個(gè)光束與混合[8,9]聲波放大的受激布里淵后向散射信號(hào)。在此方法中，連續(xù)探測(cè)光的頻率與光纖泵浦光的頻率不同，產(chǎn)生受激布里淵效應(yīng)對(duì)探測(cè)光進(jìn)行放大,

6、從而接收到強(qiáng)度大的布里淵散射信號(hào)[10,11]。布里淵光時(shí)域分析（BOTDA）傳感器系統(tǒng)裝備一個(gè)電光調(diào)制器，已用于分布式應(yīng)變和溫度測(cè)量的研究，但是用在入侵檢測(cè)中信號(hào)分析持續(xù)時(shí)間太長(zhǎng)[8]。在這項(xiàng)研究中，我們開發(fā)了一個(gè) BOTDA 的傳感器系統(tǒng)，它能夠檢測(cè)和定位超過數(shù)十3圖 2 布里淵散射和后向入侵的影響的檢測(cè)信號(hào)仿真圖 3 光纖 BOTDA 的傳感器示意圖假設(shè)泵浦脈沖有一個(gè)窄脈沖，W 和峰值功率 (0) p P ，在 0 Z ?時(shí)間 2

7、 t z v ? 被檢測(cè)的功率被描述為( ) ( )exp( ) ( )( ) ( )exp( ) (0)exp( ) 2d cw cw cw cw p pg vW P z P L L P L L P z A ? ? ? ? ? ? ? ?（3）適用于一個(gè)足夠小的連續(xù)光的功率 ( ) CW P L 。上面的公式中， g 是布里淵增益系數(shù)， A 為光纖的有效截面， p ? 為在光纖中泵浦脈沖波長(zhǎng)的損耗系數(shù)。布里淵增益系數(shù) g 有一個(gè)著名的