Патенты автора Степанов Константин Викторович (RU)
Распределенный датчик регистрации вибрационных воздействий включает широкополосный источник излучения 1, спектр которого включает непересекающиеся диапазоны [λ1…λ1'] и [λ2…λ2'], разветвитель по длинам волн (WDM) 2.1, после которого часть излучения в спектральном диапазоне [λ1…λ1'] направляется к одной петле интерферометра Саньяка, образованной разветвителем 4.1 со сдвигом фаз 2π/3, разветвителями по длинам волн WDM и волоконным кабелем 5, и проходит путь в прямой и обратной последовательности, а другая часть излучения в спектральном диапазоне [λ2…λ2'] направляется к второй петле, образованной разветвителем 4.2 со сдвигом фаз 2π/3 и разветвителями по длинам волн WDM, и проходит путь в прямой и обратной последовательности. Излучение из первой петли проинтерферирует в разветвителе 4.1 и направляется на приемники излучения ПИ1 6.1 и ПИ2 6.2, аналогично излучение из второй петли интерферирует в разветвителе 4.2 и направляется на приемники излучения ПИ4 6.4 и ПИ3 6.3. По данным со всех приемников выдается решение о наличии воздействия и рассчитывается его координата. Технический результат - уменьшение влияния погрешностей, вызванных шумами системы, и определение координаты воздействия независимо от спектра регистрируемого воздействия. 2 ил.
Изобретение относится к волоконно-оптическим сенсорным системам на основе фазочувствительной рефлектометрии с восстановлением фазы, используемым в системах мониторинга протяженных объектов. Заявленное волоконно-оптическое устройство регистрации вибрационных воздействий с восстановлением фазы с уменьшением влияния нестабильностей регистрирующего интерферометра включает в себя: высокостабильный узкополосный источник излучения, от которого через разветвитель 1×2 часть излучения попадает в контролируемую линию, а меньшая служит для прямой регистрации параметров источника излучения и приемной части устройства. После одного из выходов разветвителя 1×2 последовательно расположены усилитель оптического сигнала (бустер), управляемый драйвером акустооптический модулятор, оптический циркулятор, контролируемая линия оптического волокна, усилитель слабого сигнала (предусилитель), фильтр на требуемую длину волны. На выходе фильтра расположен циркулятор, в прямом ходе которого расположены первый разветвитель 3×3, неравноплечий интерферометр Маха-Цендера с оптической разностью хода, второй разветвитель 3×3, первая тройка приемников излучения. Второй выход разветвителя 1×2 подключен к циркулятору в приемной части перед приемниками так, что излучение от высокостабильного узкополосного источника излучения, проходя в обратном ходе второй разветвитель 3×3, неравноплечий интерферометр Маха-Цендера с оптической разностью хода, первый разветвитель 3×3, попадает на вторую тройку приемников излучения. Выходы всех приемников подключены к аналого-цифровым преобразователям вычислительного устройства. Технический результат - уменьшение погрешности восстановления фазы регистрируемого с контролируемой линии сигнала. 2 ил.
Изобретение относится к волоконно-оптическим сенсорным системам. Многоканальное волоконно-оптическое устройство регистрации вибрационных воздействий включает в себя: последовательно соединенные высокостабильный узкополосный источник излучения; усилитель оптического сигнала (бустер); управляемый драйвером акустооптический модулятор для формирования зондирующих импульсов; оптический циркулятор; приемный модуль регистрации, расположенный после оптического циркулятора и состоящий из оптического усилителя слабого обратнорассеянного от измерительных каналов сигнала, узкополосного оптического фильтра, приемника оптического сигнала, на который приходят сигналы со всех N-каналов, аналого-цифрового преобразователя, после которого расположено вычислительное устройство с возможностью конечной обработки зарегистрированных сигналов и отображения информации. Также содержит оптический переключатель 1xN между указанным оптическим циркулятором и опрашиваемыми N-каналами, используемый совместно с определением текущего рабочего канала из опрашиваемых N-каналов за счет привязки к длине i-го канала или к расстоянию до первого разъема после i-й оптической катушки из возможных нескольких оптических катушек разной длины, устанавливаемых в каналы после оптического переключателя 1xN при условии равной длины между двумя и/или несколькими каналами для установления различной оптической длины в каналах. Разность оптической длины каналов должна быть не менее порога разрешения устройства. Технический результат заключается в обеспечении множества измерительных каналов фазочувствительного рефлектометра при одном приемном канале без сложной цепи синхронизации по времени импульсов, поступающих в измерительные каналы, и импульсов, поступающих на приемник, а также уменьшении количества дорогостоящих компонентов. 5 ил.
Изобретение относится к метрологии, в частности к рефлектометрии. Волоконно-оптическое устройство регистрации вибрационных воздействий содержит последовательно соединенные высокостабильный узкополосный источник излучения, усилитель оптического сигнала, управляемый драйвером акустооптический модулятор, циркулятор, контролируемую линию оптического волокна, разветвитель 1×2 обратно рассеянного сигнала. На выходах разветвителя установлены приемные части с одинаковыми составами из последовательно установленных усилителей слабого сигнала, оптических фильтров и приемников излучения; при этом первая приемная часть предназначена для контроля ближнего опрашиваемого участка контролируемой линии, вторая - для контроля дальнего опрашиваемого участка контролируемой линии; с возможностью настройки уровней сигналов в приемных частях для каждого контролируемого участка таким образом, чтобы вся контролируемая линия имела достаточное для качественной регистрации и контроля отношение сигнал/шум; выходы приемников подключены к аналого-цифровому преобразователю вычислительного устройства. Технический результат - повышение отношения сигнал/шум, увеличение динамического диапазона полезного сигнала. 3 ил.
Изобретение относится к устройствам измерения фазового шума методом частотного дискриминатора, в качестве которого выступает интерферометр Маха-Цендера, и может быть использовано для аттестации узкополосных высокостабильных лазеров, применяемых в линиях связи, гидрофонах, лидарных системах, а также в фазочувствительной рефлектометрии. Измеритель фазовых шумов узкополосных лазеров включает в себя: оптический ответвитель, формирующий два канала: первый, регистрирующий мгновенные значения мощности источника, и второй, записывающий два интерференционных сигнала; поляризатор во втором канале, формирующий линейно-поляризованное излучение на входе в разбалансированный волоконный интерферометр Маха-Цендера, выполненный из волоконно-оптического разделяющего ответвителя (1×2) на основе волокна с сохранением состояния поляризации на входе интерферометра, дополнительного волокна с сохранением состояния поляризации, вносящего разность фаз, и объединяющего волоконно-оптического ответвителя (2×1) на основе волокна с сохранением состояния поляризации на выходе интерферометра; расположенный после интерферометра Маха-Цендера поляризационный светоделитель, разделяющий два интерференционных сигнала от ортогонально поляризованных волн; три приемника оптического излучения, два из которых находятся после поляризационного светоделителя во втором канале, а один - в первом канале; аналого-цифровой преобразователь, на который приходят сигналы со всех трех приемников, и после него блок обработки цифровых сигналов для вычисления спектральной плотности мощности фазового шума за счет выполнения функций в следующем порядке: нормировка интерференционного сигнала на мгновенные значения сигнала, пропорционального мощности лазера, с целью компенсации относительного шума интенсивности лазера; высокочастотная фильтрация с целью компенсации температурной нестабильности; вычисление флуктуаций фазы и расчет спектральной плотности мощности фазового шума. Техническим результатом является минимизация погрешности измерения фазовых шумов узкополосного лазера. 2 ил.
Изобретение относится к распределенным виброакустическим волоконно-оптическим сенсорным системам. Волоконно-оптический распределенный виброакустический датчик на основе фазочувствительного рефлектометра содержит узкополосной источник излучения, волоконно-оптический усилитель, усиливающий излучение источника, акустооптический модулятор, работающий в импульсном режиме и вносящий частотный сдвиг в оптическое излучение, волоконно-оптический разветвитель на М-каналов в случае М>1, причем каждый канал состоит из оптического волокна, циркулятора и волоконно-оптического эрбиевого усилителя в приемной части канала, усилитель узкополосного оптического фильтра и далее фотоприемный модуль с выходом на канал многоканального АЦП с количеством входов не менее числа задействованных каналов, таким образом, выходы всех каналов подсоединены к своим входам многоканального АЦП. На выходе АЦП последовательно установлены цифровой процессор формирования управляющих импульсов, управления, обработки и передачи данных, плата частотно-импульсного формирователя и драйвер АОМ; все волокна М-каналов проложены вдоль друг друга рядом. Технический результат заключается в увеличении чувствительности к слабым виброакустическим воздействиям на чувствительный элемент и в увеличении длины чувствительного элемента датчика. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к метрологии, в частности к волоконно-оптическим сенсорным системам. Антенна состоит из двух частей: вневодной части и подводной части, включающей в себя последовательно соединенные лазер, волоконно-оптический разветвитель 1×N излучения - на N каналов, делящий энергию излучения в равных долях на гидрофоны, где N - количество гидрофонов в антенне. Каждый гидрофон состоит из волоконно-оптического разветвителя 1×2, делящего излучение пополам в равном соотношении в волокна опорного и чувствительного плеч интерферометра, намотанных каждое на свои сердечники, при этом волокно опорного плеча намотано на твердый, не подвергающийся изменениям под воздействием внешнего акустического давления сердечник, а волокно чувствительного плеча намотано на эластичный сердечник, дополнительно усиливающий внешнее акустическое давление на свое волокно для большей чувствительности. На конце каждого волокна опорного и чувствительного плеч интерферометра установлены коллиматоры. Их выходные коллимированные пучки попадают на суммирующую полупропускающую пластинку. Суммарное излучение регистрируется многоэлементным приемником гидрофона. Выходные сигналы N гидрофонов поступают на устройство временного мультиплексирования. Технический результат – повышение чувствительности датчика. 2 ил.
Изобретение относится к волоконно-оптическим сенсорным системам, используемым в системах мониторинга протяженных и крупногабаритных объектов, и может быть использовано для мониторинга состояния судна и элементов его конструкции (баки и т.д.) путем акустоэмиссионной диагностики, детектируя акустические сигналы от этих элементов, которые воздействуют на оптическое волокно и могут быть зарегистрированы при помощи метода когерентной рефлектометрии. Задача - повышение динамического диапазона полезного сигнала измерений вибраций акустического частотного диапазона и соответствующее увеличение длины сенсорного участка вдоль инспектируемого объекта. Технический результат достигается за счет того, что волоконно-оптическое устройство большой протяженности с источником излучения малой мощности для регистрации вибрационных воздействий акустического частотного диапазона включает в себя первую последовательную цепочку измерительного канала из узкополосного когерентного источника излучения (лазера с большой длиной когерентности) 1 малой мощности, оптического изолятора 2, разветвителя 3, управляемоего драйвером акустооптического модулятора 4, оптического циркулятора 6 и сенсорного оптоволоконного участка 7. Для обратнорассеянного сигнала из сенсорного участка 7 через первый циркулятор 6 есть вторая последовательная цепочка из предусилителя 8, оптического фильтра 9, второго циркулятора 10, узкополосного фильтра Фабри-Перо 11, третьего циркулятора 12 и первого цифрового фотоприемного устройства 13. Со второго выхода разветвителя 3 в калибровочный канал со вторым разветвителем 16 для деления неискаженной части сигнала из источника излучения 1 во второе цифровое фотоприемное устройство 17 и подачи второй части этого сигнала исходного непрерывного излучения через третий циркулятор 12, далее через фильтр Фабри-Перо 11 и второй циркулятор 10 в третье цифровое фотоприемное устройство 18. Выходы всех трех цифровых фотоприемных устройств заведены в цифровой вычислительный блок 14, из которого выработанный в блоке 14 сигнал обратной связи через блок обратной связи 15 поступает на вход подстройки фильтра Фабри-Перо 11. Выход вычислительного блока 14 по отображению результатов инспектирования (регистрации вибрационных воздействий на сенсорный оптоволоконный участок) соединен с блоком отображения 19. 2 ил.
