Оптоволоконные системы

Сфера применения оптоволокна некоторое время назад расширилась до использования их в охранных системах. В частности используют их в системах, размещенных по периметру охраняемой территории. Принцип заключается в изменениях параметров передачи информации, основанный на том, что даже при незначительных повреждениях (деформации) оптоволоконного кабеля меняется и характеристика проходящего по нему сигнала. Причем оптоволокно способно реагировать даже на самые минимальные деформации в части изменений характеристик сигналов.

Подробнее об эффектах

У оптоволоконных кабелей их несколько. В этом причина использования их в качестве систем, охраняющих периметр определенной территории. При прочих отличиях общим является конструкция, когда на одном конце кабеля есть полупроводниковый лазер маленьких размеров, генерирующий когерентное излучение. Другой конец волокна соединяется с приемным устройством в виде фотодиода, функция которого заключается в преобразовании сигналов.

Анализ изменений поступающего сигнала происходит в специальном устройстве – анализаторе, который сравнивает входящий сигнал с эталонным, и определяет вид воздействия на периметр. Это может быть сжимание кабеля, его смещение или вибрационный сигнал. Причем, на анализ и последующее принятие решения у системы занимает доли секунды.

Охранные системы разных производителей

Система Model M106E (Fiber SenSys, США) работает посредством фиксации межмодовой интерференции. Принцип действия заключается в излучении прядка десятка лазерных сигналов, которые имеют очень близкие по частоте спектральные линии (моды). При этом они обладают некоторым распределением энергии по спектру. Когда возникает ситуация, при которой кабель испытывает какое-то механическое воздействие, спектр излучения на выходе видоизменяется, что расценивается как деформация оптоволокна.

Производитель Sabreline (США) в своих разработках пользуется эффектом меняющегося распределения излучения на площади поперечного сечения, что появляется во время даже небольшой деформации кабеля. В таких системах используется многомодовые кабели, поэтому на выходе можно видеть "спекл-структуру" в виде чередования пятен разных оттенков. Чтобы определить изменения используют фотоприемники, являющиеся пространственно-чувствительными.

Целая серия систем FOIDS (Mason & Hanger, США) в основе алгоритма работы применяет двулучевую интерферометрию, когда лазерный луч разъединяется на 2 потока и направляет в 2 совершенно одинаковых одномодовых кабеля. При этом один считается опорным, а второй - детектирующий. Приемное устройство фиксирует интерференционную картинку, и если сигналы отличаются, можно констатировать деформацию оптоволоконного кабеля.

Система "Ворон" (Россия) в основе работы имеет специальные извещатели, состоящие из 2-х блоков, один из которых это источник лазерного сигнала, а второй – фотоприемник. Соединены блоки оптоволоконным кабелем, а обработкой сигнала занимается в прямом смысле, обучающийся процессор, созданный с использованием искусственного интеллекта. "Обучение" процессора начинается сразу после монтажа системы с применением приемов имитации разных видов вторжения.

Системы для не огражденных территорий

В таких случаях, как правило, оптоволоконный кабель помещают не над, а под землей в специальных канавках, замаскированных гравием. Как отметили инженеры компании Sandia National Laboratories (США), чувствительность такой охранной системы высока, и позволяет срабатывать на бегущего или даже спокойно идущего человека.

Сложности использования 

Самой большой сложностью является технология сращивания и ремонта оптоволоконного кабеля, осложненная полевыми условиями, поскольку она требует наличия специального дорогого оборудования и использования микроскопа.

Несмотря на все трудности и немалую цену, потенциал использования, работающих с такими кабелями, неплохой. Главной причиной для этого является защищенность таких устройств от электромагнитных помех.