傳統(tǒng)的周界安防或圍欄報警系統(tǒng)：如主動紅外對射、微波對射、泄漏電纜、振動電纜、電子圍欄、電網(wǎng)等，雖為安全技術防范做出了一定的貢獻，但受一些客觀技術條件等因素所限，還存在著一定的缺陷。而利用光電技術中的新型光纖傳感技術做成的周界圍欄報警系統(tǒng)具有非常明顯的技術優(yōu)勢。本文介紹傳統(tǒng)周界圍欄報警系統(tǒng)的缺陷及光纖傳感的優(yōu)勢，光纖Bragg光柵傳感器的原理、優(yōu)點，基于光纖Bragg光柵傳感智能周界圍欄報警系統(tǒng)的組成及工作原理，系統(tǒng)多處侵入定位報警的解決法及其應用與市場前景等。

一、光纖傳感技術與周界圍欄報警系統(tǒng)比較

　　多年來，傳統(tǒng)的周界安防或圍欄報警系統(tǒng)：如主動紅外對射、微波對射、泄漏電纜、振動電纜、電子圍欄、電網(wǎng)等，為安全技術防范做出了一定的貢獻。但是，受一些客觀技術條件等因素所限，還存在著一定的缺陷：如主動紅外對射的圍欄報警系統(tǒng)，易受地形條件的高低、曲折、轉彎、折彎等環(huán)境限制，而且它們不適合惡劣氣候，容易受高溫、低溫、強光、灰塵、雨、雪、 霧、霜等自然氣候的影響，易出現(xiàn)誤報率；再如泄露電纜、振動電纜、電子圍欄、電網(wǎng)等圍欄報警系統(tǒng)，均屬于有源的電傳感，系統(tǒng)功耗很大；且電子圍欄、電網(wǎng)等又有一定危害性；它們又易受電磁干擾、信號干擾、串擾等，而使靈敏性下降，誤報率、漏報率上升等。

　　與上述周界安防或圍欄報警系統(tǒng)相比，利用光電技術中的新型光纖傳感技術做成的周界安防或圍欄報警系統(tǒng)具有非常明顯的技術優(yōu)勢：

　　(1)抗電磁干擾，電絕緣性好、安全可靠，耐腐蝕、化學性能穩(wěn)定，因而完全不受雷電影響，能在惡劣的化學環(huán)境、野外環(huán)境及強電磁干擾等場所下工作；

　　(2)體積小、重量輕，幾何形狀可塑，傳輸損耗小，傳輸容量大，具有非常好的可靠性和穩(wěn)定性；

　　(3)不僅能發(fā)現(xiàn)外界擾動，而且可確定外界擾動的位置，系統(tǒng)具有成本低、結構簡單、便于擴展與安裝容易；

　　(4)無輻射、無易燃易爆材料，既防水又環(huán)保；

　　(5)能源依賴性低，可大大節(jié)省供電設備與線路的成本，適合長距離使用；

　　(6)可根據(jù)被測對象的情況選擇不同的檢測方法，再加上其對被測介質影響小，所以它非常有利于在結構檢測等具有復雜環(huán)境的領域中應用等。

　　周界安防或圍欄報警系統(tǒng)，在光纖傳感技術中可利用兩種光纖傳感器來實現(xiàn)：一是利用光纖Bragg光柵分布式光纖傳感器；二是利用光纖干涉型光纖傳感器。本文討論前者，后者己另外撰文介紹。

　　近年來，光纖傳感技術中的光纖光柵是發(fā)展最為迅速、應用最為廣泛的光纖無源器件之一。光纖光柵傳感主要優(yōu)點之一是便于構成分布式傳感系統(tǒng)，而構成分布式傳感系統(tǒng)最關鍵技術之一是復用技術，包括波分復用(WDM)、時分復用(TDM)、空分復用(SDM)及它們的組合復用技術。由于它的敏感變化參量為光的波長，所以，不受光源、傳輸線路損耗等因素所引起的對光強度變化的干擾，并且光纖光柵具有制作簡單、體積小、性能穩(wěn)定可靠、又易與系統(tǒng)及其他光纖器件連接等特點。若將其作為傳感部件，可實現(xiàn)實時測量和分布式測量。

　　由于光纖布拉格(Bragg)光柵對特定波長的光具有反射作用，并且其反射中心波長隨著溫度、應力等物理量的變化而變化，具有優(yōu)良的溫度和應變響應特性，因此它在傳感領域有著非常廣泛的應用前景。隨著光纖布拉格光柵傳感技術在測量方面的廣泛應用，為安全技術防范系統(tǒng)的研究提供了廣闊的生機。顯然，能利用光纖布拉格光柵的應變與溫度傳感特性制成周界安防及圍欄報警系統(tǒng)，因而對它的研究具有很大的實際意義和社會意義。

　　上面己簡述了傳統(tǒng)周界圍欄報警系統(tǒng)的缺陷及光纖傳感的優(yōu)勢，下面再介紹光纖Bragg光柵傳感器的原理、優(yōu)點，基于光纖Bragg光柵傳感周界圍欄報警系統(tǒng)的組成及工作原理，系統(tǒng)多處侵入定位報警的解決法及其應用與市場前景等。

二、光纖Bragg光柵傳感器原理

　　光纖布拉格光柵FBG(Fiber Bragg Grating）是衍射光柵概念的發(fā)展，其衍射是由光纖內部折射率的變化實現(xiàn)的。FBG于1978年問世，它利用摻雜（如鍺、磷等）光纖的光敏性，通過紫外寫入的方法使外界入射光子和纖芯內的摻雜粒子相互作用，導致纖芯折射率沿纖軸方向周期性或非周期性的永久性變化，在纖芯內形成空間相位光柵，如圖1所示。圖中，光纖Bragg光柵的周期Λ一般小于1μm。

圖1、均勻周期光纖Bragg光柵結構

　　光纖布拉格(Bragg)光柵FBG傳感的基本原理如圖2所示。

圖2、光纖布拉格(Bragg)光柵傳感原理

　　光纖布拉格(Bragg)光柵傳感的原理是，當一束光送進Bragg光纖光柵時，根據(jù)光柵理論，在滿足Bragg條件的情況下，就會發(fā)生全反射，其反射光譜在Bragg波長處出現(xiàn)峰值。光柵受到外部物理場（如應力、應變溫度等）的作用時，其柵距Λ隨之發(fā)生變化，從而改變了后向反射光的波長。根據(jù)ΔλB變化的大小就可以確定待測部位相應物理量的變化。