Волоконно-оптическая информационно-диагностическая система передачи

 

Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи и может быть использовано для передачи сигналов в системах, линии связи которых могут быть подвержены несанкционированному доступу, либо ионизирующему излучению, либо механическому воздействию, во всех тех случаях, когда требуется постоянный контроль качества канала связи и помимо определения факта внешнего воздействия необходимо нахождение самого участка, на котором это воздействие произошло, например при организации волоконно-оптической связи между вычислительными машинами, когда требуется сохранить конфиденциальность обмена информацией между рабочими местами; в тех случаях когда связь невозможна по причине повреждения волокна и в короткий срок необходимо выявить место и устранить неисправность, либо в системах, работающих в опасных зонах, в которых волоконный кабель может быть подвергнут ионизирующему излучению, и для того чтобы это не сказалось на качестве связи восстановить облученную линию. Техническим результатом является повышение надежности работы волоконно-оптической системы передачи в условиях несанкционированного доступа, воздействия ионизирующих излучений, либо механического воздействия, достигается тем, что в состав системы, содержащей передатчик и приемник, соединенные оптическим кабелем, причем передатчик содержит источник информации, выход которого соединен со входом первого электронно-оптического преобразователя, источник контрольного сигнала и блок ввода излучения вместо источника контрольного сигнала и второго элентронно-оптического преобразователя, введен двухканальный оптический рефлектометр, работающий на двух длинах волн, решающее устройство, программно-управляемый блок формирования импульсов запуска и импульсный оптический генератор, причем цифровой выход рефлектометра соединен со входом решающего устройства, один из выходов которого соединен со входом управления рефлектометра, а второй выход решающего устройства соединен со входом блока формирования импульсов запуска оптического генератора, оптический выход которого связан с третьим входом блока ввода оптических сигналов. В конструкции рефлектометра и решающего устройства также внесены изменения, обеспечивающие достижение поставленной цели. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи и может быть использовано для передачи сигналов в системах, линии связи которых могут быть подвержены несанкционированному доступу, либо ионизирующему излучению, либо механическому воздействию, во всех тех случаях когда требуется постоянный контроль качества канала связи и помимо определения факта внешнего воздействия необходимо нахождение самого участка, на котором это воздействие произошло, например при организации волоконно-оптической связи между вычислительными машинами когда требуется сохранить конфиденциальность обмена информацией между рабочими местами; в тех случаях когда связь невозможна по причине повреждения волокна и в короткий срок необходимо выявить место и устранить неисправность, либо в системах, работающих в опасных зонах, в которых волоконный кабель может быть подвергнут ионизирующему излучению и для того чтобы это не сказалось на качестве связи восстановить облученную линию.

Известна (авторское свидетельство N 1646063 от 90.04.91) волоконно-оптическая система связи, содержащая передатчик и приемник, соединенные оптическим кабелем, причем передатчик включает источник информационного и контрольного сигналов, соединенные каждый со своим электрооптическим преобразователем, выходы которых оптически связаны с блоком ввода оптических сигналов. Приемник системы связи состоит из разделителя излучения, трех фотоприемников, выход первого из которых является информационным выходом приемника, выход второго подключен к одному из входов решающего блока, а выход третьего фотоприемника соединен со вторым входом решающего блока. Оптический кабель содержит две волноводные (светонаправляющие) структуры - сердцевину и оболочку. По сердцевине распространяется только информационный сигнал, а по оболочке информационный и контрольный сигналы. Такая система наряду с передачей информации позволяет осуществлять диагностику состояния оптического кабеля: выявлять несанкционированный доступ к оптическому кабелю и факт облучения его ионизирующим излучением, а также обнаруживать ухудшение качества связи в следствие изменения со временем собственного затухания кабеля.

Недостатком такой системы является невозможность определения места несанкционированного доступа к кабелю или его облучения, а также участка, на котором его характеристики изменились под воздействием иных внешних факторов, например образование трещины из-за механического повреждения.

Целью предлагаемого изобретения является: определение места несанкционированного доступа или/и повреждения оптического кабеля, а также участка, подвергшегося облучению и повышения надежности линии в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Указанная цель достигается тем, что блок ввода оптических сигналов передатчика имеет три входа, и при этом в состав передатчика вместо источника контрольного сигнала и второго электронно-оптического преобразователя введен двухканальный оптический рефлектометр, работающий на двух длинах волн, и, кроме того, дополнительно включены решающее устройство, импульсный оптический генератор и программно-управляемый блок формирования импульсов запуска оптического генератора, причем цифровой выход рефлектометра соединен со входом решающего устройства, один из выходов которого соединен со входом управления рефлектометра, а второй со входом блока формирования импульсов запуска импульсного оптического генератора, оптический выход которого световодом соединен с третьим входом блока ввода оптических сигналов.

Кроме того, указанная цель достигается тем, что в состав двухканального оптического рефлектометра дополнительно введены: спектральный делитель, Y-образный оптический соединитель и два управляемых вентиля, и, при этом, входы Y-образного соединителя оптически связаны с оптическими выходами электронно-оптических излучателей, а выход соединителя оптически связан с первым входом светоделителя рефлектометра, второй вход которого соединен световодом со входом спектрального делителя, выходы которого оптически сопряжены с соответствующими фотодетекторами и при этом выходы фотодетекторов подключены к информационным выходам первого управляемого вентиля, а информационные выходы второго управляемого вентиля подключены ко входам электронно-оптических преобразователей, а выход первого вентиля соединен со входом системы обработки рефлектометра, один выход которой соединен с сигнальным входом второго вентиля, а второй со входом решающего устройства, и управляющие входы обоих вентилей подключены к первому выходу решающего устройства. Достижению указанной цели способствует также то, что в состав решающего устройства, содержащего входную буферную память, синхронизатор, блок управления, оперативную память, операционно-логический блок и выходную буферную память, дополнительно введены и последовательно между выходом входной буферной памяти и входом операционно-логического блока включены: блок нормировки, блок логарифмирования и дифференцирующий блок, при этом выход блока нормировки соединен со входом блока логарифмирования, выход которого соединен со входом дифференцирующего блока, и, кроме того, первый выход операционно-логического блока через цифроаналоговый преобразователь подключен к управляющим входам вентилей рефлектометра, а третий выход к одному из входов дисплея рефлектометра и выходы оперативной памяти соединены со вторыми входами блока нормировки и дифференцирующего блока.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Поиск технических решений в смежных и других областях техники не позволил выявить отличительные признаки заявляемого технического решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

Принцип работы предлагаемой системы будет ясен из рассмотрения функциональных схем фиг. 1 - 4 и нижеследующего описания.

На фиг. 1 показана функциональная схема системы, которая включает следующие основные элементы: источник сообщения 1, электронно-оптический преобразователь 2, устройство ввода излучения 3, рефлектометр 4, решающее устройство 5, схема формирования импульсов запуска 6, импульсный оптический генератор 7, согласующее устройство 8, подводящие световоды 9, оптические соединители 10, 12, оптический кабель 11, спектрально-селективный элемент 13, фотоприемник 14 и приемник информации 15. На фиг. 2 показана функциональная схема рефлектометра 4, состоящая из светоделителя 16, спектрально-селективного элемента 17, фотоприемников 18 и 19, Y-образного разветвителя 20, излучателей 21 и 22, вентилей 23 и 24, блока обработки и формирования сигнала 25, а также дисплея 26 и сигнально-индикаторного устройства 27. Светоделитель 16 соединен со спектрально-селективном элементом 17 и разветвителем 20, световодами 28.

Электронно-оптический преобразователь 2 работает на длине волны 1.55 мкм, поскольку современные световоды имеют наименьшее затухание в этом спектральном диапазоне. Устройство ввода излучения 3 представляет собой, например, сварной волоконно-оптический разветвитель 1, 3, причем два входных плеча имеют одинаковое затухание, а третье, сопрягаемое с согласующим устройством 8, увеличенное в несколько (например, 10-20) раз по сравнению с первыми двумя.

В качестве основы двухканального рефлектометра может быть использован анализатор характеристик оптических волокон AQ-1702 "Ando" (Япония), имеющий две измерительные головки - одну для работы в диапазоне 0.85 мкм и другую в диапазоне 1.3 мкм.

Рефлектометр имеет аналоговый выход и цифровой IBM-интерфейс в 8-ми разрядном параллельном коде. На фиг. 3 приведена функциональная схема решающего устройства 5, которое включает в себя следующие основные элементы: входную буферную память 29, блок нормировки 30, блок логарифмирования 31, дифференцирующий блок 32, операционно-логический блок 33, оперативную память 34, блок управления 35, синхронизатор 36, аналого-цифровой преобразователь 37 и выходную буферную память 38. Основное назначение выше перечисленных элементов следующее. Входная буферная память 29 служит для предварительного хранения информации, поступающей из блока управления и формирования сигналов 25 рефлектометра 4. В случае необходимости эта информация по команде блока управления 35 переходит или в блок нормировки 30, или в оперативную память 34. Блок нормировки 30 осуществляет нормировку чисел, поступающих из буферной памяти 29, используя значения констант, хранящихся в оперативной памяти 34. В блоке логарифмирования 31, производится вычисление натуральных логарифмов чисел, поступающих из блока нормировки 30, а дифференцирующий блок 32 производит численное дифференцирование функции заданной массивом чисел, следующих из блока управления и формирования сигналов 25 рефлектометра 4. Для выполнения операции дифференцирования значение шага квантования аргумента этой функции переводится из оперативной памяти 34.

Операционно-логический блок 33 выполняет арифметические и логические операции по анализу массива чисел (преобразованной рефлектограммы) с выхода дифференцирующего блока 32.

Синхронизатор 36 и блок управления 35 осуществляют общее управление работой решающего устройства 5, а аналого-цифровой преобразователь 37 преобразует аналоговые электрические сигналы в цифровые коды, формируемые операционно-логическим блоком 33. Решающее устройство 5 можно также реализовать на основе ЭВМ, совместимой с IBM-интерфейсами, путем ввода в нее специальной программы, структура которой приведена ниже, а также цифро-аналоговых преобразователей для управления вентилями 23, 24 и сигнальным устройством 27. Блок формирования импульсов запуска 6 представляет собой последовательно включенные: программно управляемый импульсный генератор, например, типа Г5-75, формирующий в соответствии с подаваемыми командами импульсы переменной частоты и длительности, усилитель напряжения.

Импульсный оптический генератор 7 - это рубиновый лазер с электрооптическим затвором, который подключен к выходу усилителя напряжения блока формирования импульсов запуска 6. Согласующее устройство 8 представляет собой последовательно расположенные: коллиматор, уменьшающий площадь сечения выходного пучка, и фокон, сваренный со световодом 9.

Функциональные схемы импульсного генератора 7 и согласующего устройства 8 показаны на фиг. 4, где 39 - активное вещество лазера (рубиновый стержень), размещенное в резонаторе, образованном зеркалами 40 и 41. Возбуждение активного вещества осуществляется от лампы вспышки 42, питаемой от импульсного источника 43. Между рабочим веществом и одним из зеркал установлен оптический затвор 45, подключаемый к усилителю напряжения блока формирователя сигналов запуска 6 через элемент задержки 44. Источник накачки 43 подключается непосредственно к выходу программируемого генератора блока формирования 6. Задержка импульса, подаваемого на затвор 45, необходима для того, чтобы обеспечить наиболее эффективный режим работы системы накачки лазера.

Согласующее устройство включает коллиматор 46 и фокон 47. Спектрально селективный элемент 13 может быть выполнен на основе дифракционной решетки или в виде интерференционного полосового фильтра.

Функционирует предлагаемая система следующим образом. Источник сообщения 1 формирует электрический сигнал, содержащий необходимую информацию, который поступает на вход электронно-оптического преобразователя 2. Электронно-оптический преобразователь 2 содержит усилительно-согласующие элементы и оптический излучатель, например полупроводниковый лазер, генерирующий излучение в диапазоне 1.55 мкм. Это излучение с помощью согласующего элемента (например, градиентной линзы) вводится в первое плечо блока ввода излучения 3 и затем через оптический соединитель 10 попадает в волоконный световод оптического кабеля 11, по которому через оптический соединитель 12 и спектрально селективный элемент 13 попадает на фотодетектор фотоприемника 14. В фотоприемнике 14 оптическое излучение преобразуется в электрический сигнал, который воспринимает приемник информации 15.

Наряду с передачей информации в системе непрерывно осуществляется контроль состояния оптического кабеля 11. Для этого по команде решающего устройства 5 включается рефлектометр 4, формирующий "пачку" оптических импульсов, которые через второе плечо блока ввода излучения 3 и оптический соединитель 10 попадают в оптический кабель 11. Распространяясь по волоконному световоду оптического кабеля 11, часть излучения рассеивается на неоднородностях сердцевины назад к рефлектометру 4. Первоначально рефлектометр 4 производит анализ состояния кабеля 11 на длине волны 0.85 мкм. Для этого с выхода операционно-логического блока 33 решающего устройства 5 на вентили 23 и 24 подается управляющее напряжение, переключающее вентили 23 и 24 в такое состояние, что к блоку обработки и формирования сигнала 25 рефлектометра 4 оказываются подключенными излучатель 22 и фотоприемник 19, работающие в спектральном диапазоне 0.85 мкм. Это сделано потому, что на длине волны 0.85 мкм радиационная чувствительность (изменение оптических потерь на единицу дозы облучения) большинства современных волоконных световодов больше, чем на длинах волн 1.3 мкм и 1.55 мкм, что позволяет обнаруживать факт облучения кабеля при более низких уровнях радиации. Если же протяженность оптического кабеля такова, что она не может быть полностью перекрыта динамическим диапазоном рефлектометра на длине волны 0.85 мкм, решающее устройство 5 подает знакопеременные команды на вентили 23 и 24, периодически переводя рефлектометр из режима работы на длине волны 0.85 мкм в режим работы на длине волны 1.3 мкм. Это делается для того, чтобы хотя бы часть кабеля контролировалась с высокой степенью радиационной чувствительности. Такой режим контроля кабеля заранее закладывается в программу работы блока управления 35 решающего устройства 5 на основе априорных данных о длине линии и чувствительности рефлектометра. Контроль состояния линии производится непрерывно, даже если информация по ней не передается. Интервал времени между моментами формирования двух очередных рефлектограмм определяется обстановкой на линии, но очевидно, что он не может быть меньше времени накопления прибора - 1...3 мин. Изменение этого интервала может осуществляться как автоматически за счет соответствующей программы в решающее устройство 5, так и вручную оператором рефлектометра 4.

Результаты анализа состояния волоконного световода оптического кабеля 11 в виде рефлектограммы выводятся на экран дисплея 26 рефлектометра 4 и одновременно в цифровой форме через выходной интерфейс поступают в буферную память 29 решающего устройства 5. Каждое слово, кодовой последовательности, поступающей из рефлектометра 4 в решающее устройство 5, представляет собой число, значение которого пропорционально интенсивности отраженного сигнала на входе фотоприемника 19 (18). В первом приближении можно считать, что сигнал на выходе фотоприемника 19 описывается выражением a(t) = A₀·exp{-α·(t₀-t)·c} (1), где Ao - амплитуда зондирующего импульса; c - скорость света; t - задержка отраженного импульса, относительно зондирующего, обусловленная прямым и обратным прохождением его через световод; α - коэффициент затухания световода, дБ/км.

Выражению (1) можно сопоставить аналогичное, где временная координата заменена пространственной a(x) = A₀·exp{-α·(x₀-x)} (2), где x - расстояние от входного торца волоконного световода кабеля, которому соответствует уровень оптической мощности, пропорциональный величине a.

Рефлектометр 4 цифровой прибор и поэтому значение интенсивности отраженного сигнала в нем определяется с некоторой дискретностью по времени (или, что тоже самое по расстоянию), шаг которой зависит от разрешающей способности (длительности зондирующего импульса) прибора. Таким образом, рефлектограмма, переписанная в буферную память 29 решающего устройства 5, представляет собой одномерный массив чисел - a[1:N], каждое из которых определяется соотношением: a[j] = A₀·exp{-α·x_j} (3). После этого начинается обработка этого массива, который по командам блока управления 35 вводиться в блок нормировки 30. В блоке нормировки 30 осуществляется нормировка массива в соответствии с операндом:
a ^*[j] : = а[j]/Ao (4),
значение Ao поступает из оперативной памяти 34. В блоке логарифмирования 31 вычисляется натуральный логарифм а ^*[j]
ln{a^*[j]} = -α·x_j (5)
B дифференцирующем блоке 31 осуществляется определение производной дискретной функции ln {a ^*[j]} (или, иными словами, определяется затухание световода):

3начение Δx зависит от технических характеристик рефлектометра, его разрешающей способности и вводится в дифференцирующий блок 32 из оперативной памяти 34.

Из дифференцирующего блока 31 значения затухания -α_j, связанные с конкретным участком световода, по командам блока управления 35 передаются в операционно-логическое устройство 32, которое осуществляет анализ последовательности значений α_j и по результатам анализа делает заключение о состоянии световода оптического кабеля 11.

Последовательность операций и процедур, выполняемых операционно-логическим устройством 33, следующая:
определяется степень изменения затухания

предполагается, что если внешние воздействия на кабель отсутствуют, то
определяется соотношение величин Δα₀ и Δα_j (превышает ли степень изменения затухания Δα_j заранее заданной величине Δα₀) )
Δα₀-Δα_j> 0 (8).
Если на каждом шагу анализа условие (8) выполняется, то затухание (собственные потери) кабеля по всей длине практически одинаково, что говорит об отсутствии внешних воздействий на кабель.

Рассмотрим теперь как функционирует предлагаемая система и решающее устройство 5 в условиях, когда кабель 11 на двух не смыкающихся участках подвергается воздействию ионизирующего излучения. В этом случае в волоконном световоде образуются радиационные центры окраски, приводящие к увеличению радиационно наведенных потерь облученных участков. Это приведет к тому, что на рефлектограмме, которая выводится на экран дисплея рефлектометра 4, возникают участки, крутизна которых (по абсолютной величине) больше крутизны необлученных участков. И оператор может уже по экрану дисплея определить расстояние до облученных участков и их длину. После переписи рефлектограммы из блока обработки и формирования сигнала 25 рефлектометра 4, в решающее устройство 5, начинается ее анализ в соответствий с программой, описанной выше. И в этом случае на одном из шагов анализа рефлектограммы возникает ситуация, когда

а следовательно не выполняется условие (8). Это означает, что программа "подошла", в ходе анализа, к началу участка, подвергнувшегося облучению (или иному воздействию). В программе "включается" счетчик и начинается подсчет числа шагов, а следовательно определение длины участка световода, на котором затухание α_j отличается от предыдущих значений. Перед этим, как только будет обнаружено, что условие (8) не выполняется, производится определение направления изменения величины α_j, для чего определяется знак разности Δα_j. Если Δα_j< 0 - это соответствует началу участка облучения, если же Δα_j> 0 - его концу. По этому признаку "включается" или "останавливается" счетчик числа дискретных элементов рефлектограммы облученного участка световода.

После того, как программа анализа "дойдет" до конца облучаемого участка, вновь примерное равенство α_i≈ α_i+1 сменится неравенством α_m≠ α_m-1, а следовательно, не выполнится условие (8), счетчик шагов выключается и определяется их общее число на облученном участке. А процесс анализа продолжается дальше, до тех пор, пока программа не "дойдет" до следующей точки излома рефлектограммы, характеризующей начало второго облученного участка.

По окончании анализа всей рефлектограммы, происходит определение радиационно-наведенных потерь и поглощенной дозы на облученных участках по следующим алгоритмами:
определение радиационно-наведенных потерь
P = ΔL·α_обл (10),
где ΔL = Δl·N,
Δl - - шаг квантования по длине рефлектограммы, определяемой разрешающей способностью рефлектометра,
N - число шагов, накопленное в "счетчике" программы, при анализе облученного участка световода, пропорционально его длине,
α_обл - - удельное затухание облученного участка световода, получающееся в программе в соответствии с алгоритмом (6).

определение поглощенной дозы
D = d·ΔL (11),
где d - радиационная чувствительность световода кабеля 11 - (P/m) определяемая заранее опытным путем на моделирующих установках.

Возможность определения величин P и d экспериментально подтверждена в работе [2].

Кроме того в программе предусматривается раздел для вычисления расстояния до облученных участков по алгоритму
l = Δl·M (12),
где M - число шагов программы до момента, когда будет обнаружен участок излома рефлектограммы с увеличением производной т.е. с увеличением затухания.

Значение l, ΔL, P, и D из операционно-логического блока 32, через выходную буферную память 33 из решающего устройства 5, пересылаются в блок обработки и формирования сигнала 25 рефлектометра 4, который затем формирует управляющие сигналы и выводит их на экран дисплея 26 рефлектометра 4 для визуального контроля указанных величин.

После определения суммарных (на всех участках) радиационно-наведенных потерь Ps, в операционно-логическом блоке 32 происходит сравнение этой величины с запасом энергетического потенциала рефлектометра на длине волны 0.85 мкм - P_0.85, путем анализа разности P_0.85-Ps. Если выполняется условие
P_0,85-P₃≅ ΔP (13),
где ΔP - заранее заданная величина, определяемая требуемой надежностью приема отраженного сигнала.

Операционно-логический блок 32 формирует команду, через ЦАП 36 поступающую на вентили 23 и 24 и переключающую их в такое положение, при котором к блоку обработки и формирования сигнала 25 оказываются подключенными излучатель 22 и фотоприемник 18, работающие на длине волны 1.3 мкм, что позволяет анализировать большую длину оптического кабеля.

Кроме того, операционно-логический блок 32 решающего устройства 5, в зависимости от числа облученных участков кабеля 11 и поглощенной ими дозы D, формирует команду, поступающую на программно-управляющий блок формирования импульсов запуска 6, генерирующий импульсы, длительность которых τ_i пропорциональных дозе поглощенной i-ым облученным участком кабеля, а их число равно числу облученных участков кабеля. Временной интервал между импульсами устанавливается в зависимости от времени релаксации (разрушения) радиационных центров окраски. Этот интервал зависит от материала сердцевины кабеля и длины волны излучения импульсного лазера 7. При определении длительности ΔT, кроме того, учитывается мощность оптического генератора 7 и расстояние, которое должен пройти импульс в волоконном световоде до облученного участка. В первом приближении величина τ_i τ_i может быть определена из соотношения
kD_i= τ_i·P_ген·α²_г·ΔL_i·l (14),
где k - коэффициент пропорциональности, характеризующий эффективность воздействия излучения генератора 7 на радиационные центры окраски на единице длины оптического световода определяемый экспериментальным путем для заданных типов световода и длин волн излучения генератора 7;
P_ген - мощность генератора 7;
α_г - погонное затухание световода на длине волны генератора 7;
ΔL_i - длина облученного участка;
l - расстояние от входного конца оптического кабеля до облученного участка;
W - энергия релаксации, необходимая для разрушения радиационных центров окраски в облученном участке световода,
Если требуемая энергия импульса генератора 7 - τ_i·P_ген будет превышать предельно минимальную энергию разрушения для данного типа световода, то в этом случае решающее устройство 5 формирует несколько импульсных последовательностей с тем, чтобы энергия каждого из импульсов не превышала допустимой. Под воздействием импульсов излучения генератора будет происходить разрушение радиационно-наведенных центров окраски в световоде и его затухание будет уменьшатся. Если скорость роста радиационно-наведенных потерь под воздействием ионизирующего излучения будет меньше скорости их релаксации, решающее устройство будет формировать импульсы все меньшей длительности, а по достижении некоторого значения суммарных потерь световода прекратит формирование импульсов запуска генераторов. В противном случае затухание световода будет возрастать и по достижении некоторого значения решающее устройство выдаст команду на индикатор, сигнализирующую о том, что работоспособность системы находится на предельном значении. (Затухание кабеля по длине волны 1.55 мкм меньше, чем на длине волны 1.3 мкм, а анализ состояния кабеля ведется на длине волны 1.3 мкм).

Таким образом предлагаемая система позволяет не только выявить факт облучения линии ионизирующим излучением, но и повысить ее надежность за счет ввода в световод оптического излучения, разрушающего радиационно-наведенные центры окраски.

Рассмотрим каким образом в предлагаемой системе выявляются несанкционированный доступ к кабелю и его механические повреждения. Экспериментально установлено, что если на небольшом участке удалить направляющую оболочку световода (с целью получить доступ к сердцевине, по которой распространяется излучение, несущее информацию) то это приведет к изменениям в рефлектограмме. В соответствующем ее месте появится небольшой "уступ" вниз, обусловленный возрастанием потерь из-за утечки из сердцевины в оболочку [3]. Следовательно оператор, наблюдающий за экраном дисплея рефлектометра 4, сможет обнаружить этот дефект на рефлектограмме и определить расстояние до него. Точно также он сможет обнаружить и трещину, возникшую в сердцевине световода. Отличие будет только в том, что трещина проявит себя в виде всплеска на рефлектограмме, поскольку интенсивность рассеянного назад излучения, из-за отражения на торцах трещины резко возрастает по сравнению с отражением на неоднородностях материала.

Кроме визуального, по экрану дисплея рефлектометра 4, анализ состояния световода ведет решающее устройство 5. Как уже отмечалось выше, в программе анализа рефлектограммы имеется блок, контролирующий степень изменения затухания, т.е. проверку выполнения условия (8). С этой точки в программе имеется ответвление для определения того, чему соответствует эта точка рефлектограммы - мелкой неоднородности в световоде, например трещине, или началу протяженного участка с измененным затуханием. Структура этой ветви программы следующая:
производится вычисление величин


определяется значение разности
δ = Δα_j-1-Δα_j+1 (17),
проверяется выполнение условия
δ₀-δ > 0 (18),
где δ₀ - заранее заданная величина.

Если условие (18) выполняется, то это свидетельствует о том, что на рефлектограмме обнаружена точечная неоднородность: участок со снятой оболочкой или трещиной. В противном случае это означает, что обнаружено начало участка световода с изменившимся затуханием.

В первом случае решающее устройство 5 формирует команду, которая поступает на сигнально-индикаторное устройство 27 рефлектометра 4 о локальном изменении характеристик световода кабеля 11. В тех случаях, когда будет обнаружено достаточно быстро (в течение нескольких минут) изменяющееся во времени изменение затухания участка кабеля, формируется сигнал, предупреждающий о облучении линии ионизирующим излучением. Во всех случаях как только решающее устройство 5 обнаружит нарушение выполнения условия (8), оно формирует команду для подачи предупредительного сигнала.

Анализ изменения состояния кабеля под воздействием внешних условий производится решающим устройством 5 точно так же, как и при определении степени воздействия на него ионизирующих излучений. В случае если суммарные потери в кабеле превысят заранее заданную величину, решающее устройство 5 формирует соответствующую команду для подачи необходимых сигналов на индикатор-сигнализатор 27 рефлектометра 4.

Таким образом, как показывает приведенное описание, предлагаемая система позволяет наряду с передачей информации осуществить контроль состояния оптического кабеля, выявлять несанкционированный доступ, идентифицировать возникающие дефекты и воздействующие на него внешние факторы, определять место их возникновения и наряду с этим обладает повышенной надежностью в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Формула изобретения

1. Волоконно-оптическая информационно-диагностическая система передачи, содержащая передатчик и приемник, соединенные оптическим кабелем, при этом передатчик содержит источник информации, выход которого соединен со входом электронно-оптического преобразователя, выход которого через блок ввода оптических сигналов соединен с оптическим кабелем, противоположный конец которого оптически связан с фотоприемником информационного сигнала, отличающаяся тем, что блок ввода оптических сигналов передатчика имеет три входа и при этом в состав передатчика введен двухканальный оптический рефлектометр, работающий на двух длинах волн, выход которого соединен со вторым входом блока ввода оптических сигналов, и, кроме того, дополнительно включены решающее устройство, импульсный оптический генератор и программно-управляемый блок формирования импульсов запуска оптического генератора, причем цифровой выход рефлектометра соединен со входом решающего устройства, один из выходов которого соединен со входом управления рефлектометра, а второй выход решающего устройства соединен со входом формирования импульсов запуска импульсного оптического генератора, оптический выход которого связан с третьим входом блока ввода оптических сигналов.

2. Система передачи по п.1, отличающаяся тем, что в состав двухканального оптического рефлектометра дополнительно введены спектральный делитель, Y-образный оптический соединитель и два управляемых вентиля, и при этом входы Y-образного соединителя оптически связаны с оптическими выходами электронно-оптического преобразователя и двухканального оптического рефлектометра, а выход соединителя оптически связан с первым входом светоделителя рефлектометра, второй выход которого соединен световодом со входом спектрального делителя, выходы которого оптически сопряжены с соответствующими фотодетекторами, и при этом выходы фотодетекторов подключены к информационным входам первого управляемого вентиля, а информационные выходы второго управляемого вентиля подключены ко входам электронно-оптического преобразователя и двухканального оптического рефлектометра, и выход первого вентиля соединен со входом блока обработки и формирования сигналов рефлектометра, один выход которого соединен с сигнальным входом второго вентиля, а второй со входом решающего устройства, и управляющие входы обоих вентилей подключены к первому выходу решающего устройства.

3. Система передачи по п.1, отличающаяся тем, что в состав решающего устройства дополнительно введены и последовательно между выходом входной буферной памяти и входом операционно-логического блока включены блок нормировки, блок логарифмирования и дифференцирующий блок, кроме того, первый выход операционно-логического блока через цифроаналоговый преобразователь подключен к управляющим входам вентилей рефлектометра, второй по входу блока обработки и формирования сигналов рефлектометра и выходы оперативной памяти соединены со вторыми входами блока нормировки и дифференцирующего блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4