光纤扰动入侵检测系统的设计与实现

２．２ 带通滤波器的设计与仿真

扰动信号通过放大与带通滤波器鉴别后，检测出扰动信号，并产生报警。上述电路中最主要的为带通滤波器。调制信号经ＬＥＤ由电信号变为光信号，光信号经光纤传输后，到ＰＩＮ由光信号变电信号后进行放大，放大器输出频率为１００ｋＨｚ、幅度为５００ｍＶ的脉冲。实验证明扰动信号在输出波形上表现为波形幅度的缩小，变化范围为ｍＶ量级，由放大器的放大倍数可估算扰动造成的光通量的变化，为几十μＶ左右。根据人行动的特点，其运动频率应该在０.１～３０Ｈｚ范围内，根据上述考虑，设计了一个带通滤波器，将０.１Ｈｚ以下的低频滤掉，这样就将光电流与系统的缓慢漂移略去，将高于３０Ｈｚ的信号滤掉，就可以滤掉载频以及电源纹波。图４为带通滤波器仿真电路图，图５为滤波器仿真输出与输入比较图。从图５中可以看出，采用有源带通滤波器的设计可以将频率为２０Ｈｚ的模拟的扰动信号检测出来。在实际电路中根据仿真电路设计了滤波器硬件电路，实现对一定频率的扰动信号的检测。单次扰动信号和连续扰动信号时滤波器输出波形如图６、图７所示。在没有扰动信号时，滤波器无输出，当有一定频率的扰动信号时，滤波器输出脉冲信号，此信号经整形放大后可以驱动继电器产生报警，或通过无线传输到远端做进一步处理。

在对光纤扰动入侵检测技术的研究中，对光纤扰动信号的机理进行了研究，对ＬＥＤ和光纤特性以及微扰损耗等进行了理论研究，并采用Ａｇｉｌｅｎｔ公司的光电器件ＨＦＢＲ－１４２４与ＨＦＢＲ－２４１６以及多模光纤设计了光纤传感系统，同时对前端载频信号源电路以及后续扰动信号放大电路进行了设计，采用带通滤波的方法对检测电路进行了设计与电路仿真，成功地实现了对扰动信号的检测。