产生延时差会被映射为两路电信号时间差，根据设计要求，理论定位精度要求在，因此要提取时差很小，必须保证两个通道同步采集。采集频率为微秒级对两路信号提取时间差时，采样速率决定了提取时间差精度，采样速率越高，提取时间差越准。微秒级需要以上采集速率，本系统确定为。本章小结本章对国内外光纤围栏技术使用作了简要介绍，并对本光纤数据采集系统提出了设计任务及要求。光纤数据采集系统工作原理光纤传感技术特点随着光通信技术发展，光通信中些技术逐渐为传感领域中应用提供了技术平台，基于光传感技术就是其中之。以光通信技术为基础光纤传感器正成为传感器研究领域中又大热点。与传统电传感器相比，光纤传感器在传感网络应用中具有非常明显技术优势可靠性好抗干扰能力强。由于光纤对被感测信息用波长编码，而波长是种绝对参量，它不受光源功率波动以及光纤弯曲等因素引起系统损耗影响，因而光纤传感器具有非常好完全意识到本声明法律结果由本人承担。学位论文作者签名鲁丹日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。请在以上方框内打学位论文作者签名鲁丹指导教师签名邹韬平日期年月日日期年月日绪论引言随着人们对安全防范意识不断提高,促使了安防系统蓬勃发展,尤其是大型周界安防系统不断发展,使周界安防系统产品层出不穷,涵盖安防区域高中低各个层次。但是，随着安防新概念越来越高要求，在高层次周界安防系统中，产品越来越难以满足市场需求！目前，在国内外安防系统中，如红外对射振动式光线探测器泄露电缆探测器等产品，存在着保护范围小实时性差误报警率高价格昂贵应用范围不广以及有盲区死角等些缺点，致使大范围周界安防难以有很多优秀产品。由此，为提高高层次安防产品性能，解决以上诸多难点，只能另辟蹊径！近年来，光通信技术发展，使光通信技术中些技术逐渐为传感器领域中应用提供了技术平台，基于光纤传感器技术即是其中之。以光通信技术为基础光传感器成为传感器领域中又研究热点。与传统电传感器相比，光纤传感器可靠性高抗干扰能力强在系统中所使用终结设备结构简单尺寸小，可以适用于各种应用场合，尤其适合埋入地墙体等材料中而且光纤传感器抗电磁干扰抗腐蚀，能够工作在恶劣环境下可复用性强，采用多个光纤传感系统能够成光纤传感网络等。光纤传感器相对于传统传感器有明显技术优势，因此，光纤传感器越来越广泛应用于安防监控产品中。在嵌入式领域，技术已成为嵌入式主流。技术同其它处理器技术相比有独特优势，结构优点是能够兼顾高性能低功耗低价格几个方面。在低功耗方面具有业界领先性能，在数据处理每价格方面，向合作伙伴提供些具有竞争力价格解决方案，可使新电子产品能快速增长，加上具有广泛第三方合作伙伴支持，使技术微处理器广泛应用于各种电子产品中。光纤传感技术及技术发展，为大型周界安防产品提供了良好技术平台，两者结合是未来周界防范技术主要发展方向！光纤围栏在国内外发展概况光纤围栏是由光纤传感器为载体周界防范系统，基于分布式光纤传感网络安全防范技术，综合利用激光干涉光纤传感和光通信等高新技术而构建。因为光纤围栏防范技术性能高误报率低并能避免雷击，对所保护区域进行实时监控和报警，完全满足周界防范系统需求，是未来周界防范技术主要发展方向。目前，澳大利亚韩国美国和以色列等国都已经拥有此类技术。澳大利亚未来光纤科技有限公司以下简称研制光纤传感和安全保障系统利用激光干涉原理和光纤传感网络，通过配置专门感测仪表监测光特性变化干扰，如张力位移损坏破坏振动频率冲击声波温度负载等，实现了移动震动感应微应变检测和定位等功能。电子围栏安全保障系统可以检测到现场破坏或入侵信息，采用独立同步分析系统，能够区分紧急和非紧急警报，并且其系统控制软件可以根据操作环境来调节系统参数，区分无威胁干扰与真正故意干扰，系统除了光缆之外，不需要其它任何硬件就保证了几十公里以上距离检测致性。公司光纤传感技术在设计和开发上处于世界领先地位，特别是在安全保障方面。主要应用在周界及电子围栏安全保障系统管道安全监控保障系统主干通信光缆安全保障系统。韩国公司光纤安全防范产品也具有相似功能，美国公司和以色列公司也正逐步向中国推广其光纤安全防范产品。在国外，光纤围栏已有较为优秀产品，主要利用光纤传感器和数据处理分析系统实现，大量应用于安防领域。在国内虽然有部分光纤围栏产品出现，但缺少优秀产品。主要产品还是以光纤传感和光处理仪器构成，其研究方向称为光纤监控。在国内光纤安防产品中，相对于光纤监控而言，虽然也有很多相关论文发表，但主要集中在以下研究中基于瑞利散射传统技术基于布里渊散射技术基于受激布里渊散射分布式光纤传感器技术基于喇曼散射技术基于受激喇曼散射分布式光纤传感技术利用传输模耦合分布式传感技术以及干涉型。由于在实际应用时，考虑到系统成本以及其它情况，般采用单模光纤作为传感介质。年和年，和西安交大胡志新等人分别利用干涉传感技术，开发了基于光纤干涉仪原理管道流体泄漏检测定位系统。该检测系统将固定光纤回路置于管道内作为检测泄漏信号传感元件，实现了在光纤环内，达到定位精度。国内光纤监控发展为光纤传感器发展提供了技术支持，但相对于国外产品而言，光纤传感器在安防领域应用将走向智能化，光纤围栏在国内将有广阔发展空间！光纤数据采集系统设计任务及要求本系统研究任务根据两路光电信号时间差来推导两路光信号延迟时间，通过延迟时差来定位扰动点位置。因此，本文设计双路同步采集系统要满足以下设计要求为双通道同步采集当光纤受到扰动时，光信号产生相互干涉，通过光电转换电路转化成容易被测量电信号。光纤内两束相向传播光产生延时差会被映射为两路电信号时间差，根据设计要求，理论定位精度要求在，因此要提取时差很小，必须保证两个通道同步采集。采集频率为微秒级对两路信号提取时间差时，采样速率决定了提取时间差精度，采样速率越高，提取时间差越准。微秒级需要以上采集速率，本系统确定为。本章小结本章对国内外光纤围栏技术使用作了简要介绍，并对本光纤数据采集系统提出了设计任务及要求。光纤数据采集系统工作原理光纤传感技术特点随着光通信技术发展，光通信中些技术逐渐为传感领域中应用提供了技术平台，基于光传感技术就是其中之。以光通信技术为基础光纤传感器正成为传感器研究领域中又大热点。与传统电传感器相比，光纤传感器在传感网络应用中具有非常明显技术优势可靠性好抗干扰能力强。由于光纤对被感测信息用波长编码，而波长是种绝对参量，它不受光源功率波动以及光纤弯曲等因素引起系统损耗影响，因而光纤传感器具有非常好图所示。图光纤扰动数据波形经软件分析发现数据特点如下当光纤受到扰动时，双路数据波形频率出现明显变化，频率变化范围在范围以内每个通道波形峰值都比较均恒，峰值差值很小有效信号波形光滑，毛刺较少，光纤所受冲量越大，波形频率越高，在光纤恢复时，波形频率明显减小。整个系统经过调试与测试，符合理论计算及仿真结果，满足预期设计要求。本章小节本章主要讨论了系统调试与测试中所出现几个关键问题及解决方法，并对整个系统性能进行了分析，验证了系统设计。结论与展望光纤传感技术在长距离周界安防方面具有多种优势，然而目前其实时性和准确率成为主要技术障碍。本文研究为探求种可行实现方案，而设计了套光纤数据采集系统。在设计数据采集系统中，本文主要研究成果包括根据光纤干涉技术原理，提出了种新信号处理思路，并根据该指导思想设计了套嵌入式数据采集系统，完成了对双路光纤信号采集，提取了大量数据，为下步实验研究打下基础研究了光纤数据特征，通过算法讨论及仿真，采取了种抗干扰性强时间差提取算法，并结合特点，通过改进算法，完成了流水线处理，实现了数据处理实时性。需要进步研究工作目前实现了时间差提取，在后续智能化报警中，需要建立典型事件频谱，在中要加入频谱提取算法理论与实践证明，在算法确定后系统定位精度进步提高建立在高速采集上，系统需要提高采集速度，但随之而来大容量数据处理增加了负担，需要进步研究目前，与数据传输部分是采用常用中断方式，虽然中断方式稳定，但在大容量数据传输时，为减小处理器负担，应该采用传输方式，但本系统所实现传输在高速传输时，稳定性不理想，需要改进设计。本系统硬件设计基本实现光纤电子围栏功能，下步研究工作可以从两方面展开，方面需要进行大量数据采集分析实验，建立典型事件频谱数据库另方面提高数据采集速度，通过优化算法实现高精度实时定位！致谢研究生阶段快两年时间中，通过理论知识学习和项目锻炼，让我在这短短时间里知识得到梳理，动手能力也得到了提高。也正是这两年时间让我感到技术在不断更新，需要通以后过在工作中不断踏实务实解决问题，不断学习新知识以扩展视野，才能在技术上有长足进步。借此机会，我首先要感谢我导师邹韬平副教授给了我深造机会，邹老师广博知识严谨学风丰富项目经验让我受益匪浅。在平时生活和工作中，邹老师豁达胸襟开朗性格儒雅学术修养也深深影响了我。在本次论文答辩中，邹老师在繁忙教学中抽出宝贵时间给我细心指导耐心批阅，也提出了宝贵意见和建议。在此，我非常感激我导师，祝他身体健康，工作顺利，阖家幸福！感谢张林副教授，秦臻副教授，在我求学阶段给了我研究上宝贵意见，也在我论文开题答辩阶段提出宝贵指导意见！感谢罗杰副教授，在我读研最后阶段给我锻炼机会，让我对该技术领域有了更深入理解！感谢胡丰凯师兄，他在近年项目领导中，帮助鼓励包容我，不断提出宝贵意见，让我在项目开始最艰难时候有信心去完成自己工作，他开朗乐天性格和宽容领导风格也深深影响了我。感谢王志唐业衡雷庭武邓林袁帅王仪盛周向真和李辉对我工作支持和给我提供帮助！最后感谢我家人和朋友对我学业支持和鼓励，在我困惑迷茫时候，他们无私关怀让我在困难时候重拾勇气和信心！参考文献刘波,杨亦飞,牛文成等光纤围栏技术特点及研究现状光子技术马忠梅,马广云,徐英慧等嵌入式处理器结构与应用基础北京北京航空航天大学出版社,范志杰现代安防系统集成化技术发展趋势探讨技术前沿王立新,罗强,刘晓光等基于环光纤围栏报警系统系统与研究张祖涛中国光纤监控市场分析产品技术王秀彦,吴斌,何存富等光纤传感技术在检测中应用与展望北京工业大学学报胡志新，张桂莲，何巨等利用分布式光纤传感技术检测天然气管道泄漏传感器技术吴明晖基于嵌入式系统开发与应用北京人民邮电出版社,胥静嵌入式系统设计与开发实例详解北京北京航空航天大学出版社陈新,王建东,王成友等用实现铁路数据实时采集系统国防科技大学电子科学与工程学院完全意识到本声明法律结果由本人承担。学位论文作者签名鲁丹日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文规定，即学校有