[发明专利]一种光纤振动探测器

说明书

本发明提供一种光纤振动探测器，它包括：激光光源、感应光纤、光学导航传感器和信号处理单元，其特征在于：激光光源可以是独立的光源也可以是和光学导航传感器集成在一起的；光学导航传感器上集成了图像获取及图像分析模块；感应光纤可以是多模光纤，也可以是由多路干涉单模光纤；激光经感应光纤传输，获得的干涉光出口在光学导航传感器的成像区域；集成的光学导航传感器可以对获得的干涉光进行成像并分析，其结果以图像移动程度大小的形式输出给信号处理单元，信号处理器对其进一步分析后得到振动信息。由于采用了高度集成的高性能光学导航传感器，该系统结构简化，体型小，能耗低，同时保持了探测的准确性。

技术领域

一种用于振动或压力感应的光纤探测器，主要用于周界入侵防盗报警或者建筑设施的应变探测。

背景技术

光纤除了主要应用于通讯信号传输外，还用于各种物理特性的传感检测，包括：加速度，压力，温度等。由于光纤本身不需要供电，且不受电磁干扰的影响，在大型周界应用中，振动光纤获得越来越广泛的应用，单套系统可以实现几十米到几十公里的探测，相对于传统的带电探测系统（振动电缆，泄露电缆等），具有明显的优势。

振动光纤的应用最常用的技术是通过外界应变（振动或者挤压）而产生光的干涉，并对干涉信号进行检测，实现对应变的检测。而光干涉的获得方式主要有两类：利用两条独立光纤传输同源单色光，并最终耦合实现光的干涉，常见的有马赫-泽德干涉等；另一种是多模光纤内的模间干涉。而对于干涉信号的检测主要有两种方法：成像法和光电法。专利CN01823210.8（利用散斑图像处理技术检测和定位环境扰动的多光纤二维阵列装置）公布了一种多模干涉装置，其信号检测采用对散斑的CCD成像检测方法；专利CN02112077.3（全光纤纳米精度微位移与微振动干涉测量仪 ）公布了一种用多路光经光纤耦合获得干涉，而其信号通过光电探测器检测获得干涉信号的方法。这些探测系统的信号检测部分结构复杂，集成度低，耗电高，并不适合物联网系统中集成度高，小型，低功耗的要求。

本发明的目的在于提供一种集成度高，低功耗，小型化的振动光纤探测系统。

发明内容

本发明提供一种光纤振动探测器，它包括：感应光纤、光学导航传感器和信号处理单元，其特征在于：光学导航传感器集成激光光源、图像获取及信号分析模块，感应光纤为多模光纤，光纤的一端接受集成在光学导航传感器上的激光光源，激光经多模光纤传输从另一端输出，其输出端位于光学导航传感器的成像区域，信号处理器用于获取光学导航传感器的分析结果和原始图像，并对其进行分析以获得振动信号。

光学导航传感器可选择安华高AVAGO公司的ADNS-9800，它集成了VCSEL激光光源（832-865 nm，安全等级CLASS 1），分辨率为8200 cpi，图像帧频12000 fps，加速度最大30g，侦测速度150 ips，最大耗电量85 mA@5VDC。

本发明提供的另一种光纤振动探测器与上述略有不同，光学导航传感器上没有集成相干激光光源，如：原相PixArt公司的PMW3360DM-T2QU，它采用红外LED为光源，分辨率12000 cpi（相当于2.1微米的识别度），图像刷新帧频12000 fps，检测加速度最大值50 g，移动速度最大250 ips，功耗小于70 mA@3VDC。因此探测器增加了第三方激光光源，该激光的波长和功率与光学导航传感器的成像模块相匹配。

可选的，感应光纤可以是两根单模光纤，它们接受同源单色光，在末端耦合获得干涉光，此干涉光用于光学导航传感器的成像和分析。

可选的，在激光光源和光纤受光端之间，以及光纤出光端和光学导航传感器的成像模块之间增加光学透镜。

可选的，信号处理单元可以是单片机。

可选的，光学导航传感器是带USB接口的，且信号处理单元为电脑。