Волоконно-оптическое устройство для измерения распределения температуры (варианты)



Волоконно-оптическое устройство для измерения распределения температуры (варианты)
Волоконно-оптическое устройство для измерения распределения температуры (варианты)
Волоконно-оптическое устройство для измерения распределения температуры (варианты)
Волоконно-оптическое устройство для измерения распределения температуры (варианты)
Волоконно-оптическое устройство для измерения распределения температуры (варианты)

 


Владельцы патента RU 2434208:

Курков Андрей Семенович (RU)
Парамонов Владимир Михайлович (RU)
Соколов Александр Николаевич (RU)
Яцеев Василий Артурович (RU)

Изобретение относится к средствам измерения температурного распределения в протяженных объектах. Устройство содержит импульсный источник оптического излучения, оптическое волокно, являющееся чувствительным элементом, направленный ответвитель, блок спектрального разделения, два фотоприемных модуля, фотоприемный модуль синхронизации и блок обработки. Направленный ответвитель соединен с импульсным источником оптического излучения, со входом блока спектрального разделения, со входом фотоприемного модуля синхронизации и с чувствительным элементом. Блок спектрального разделения соединен с фотоприемными модулями, которые в свою очередь соединены с блоком обработки. Чувствительный элемент выполнен в виде одномодового волокна, блок спектрального разделения содержит волоконный фильтр на брэгговской решетке и волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты. Вариантом является устройство, в котором вместо направленного ответвителя используется циркулятор. Технический результат - повышение надежности и улучшение отношения сигнал/шум. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к средствам измерения температурного распределения в протяженных объектах.

Известно волоконно-оптическое устройство для измерения температурного распределения (JP 10142076, опубл. 1998.05.29), в котором излучение, испускаемое источником и обратно рассеянное волокном, имеет стоксовскую, антистоксовскую и релеевскую компоненту, попадая на акустооптический элемент, претерпевает дифракцию в зависимости от длины волны, так что становится возможным выделение различных оптических компонент излучения, которые регистрируются различными приемниками.

Недостатком данного изобретения является объемная конструкция фильтра, его сложность, дороговизна, низкая устойчивость к внешним воздействиям.

Известно волоконно-оптическое устройство для измерения температурного распределения (RU 2221225, опубл. 2004.01.10), в котором устройство, содержащее импульсный источник оптического излучения, включающий лазер, чувствительный элемент датчика в виде оптического волокна и узел обработки сигналов, включающий таймер, направленный оптический ответвитель, узел спектрального разделения и фотоприемные модули, снабжено фотоприемником синхронизации. Оптическое волокно чувствительного элемента датчика выполнено многомодовым. Лазер импульсного источника оптического излучения является одномодовым волоконным с накачкой от полупроводникового лазера. Направленный оптический ответвитель выполнен связывающим одномодовое и многомодовое оптические волокна, причем импульсный источник оптического излучения связан с одномодовым входом направленного оптического ответвителя, узел спектрального разделения связан с многомодовым входом направленного оптического ответвителя, фотоприемник синхронизации связан с одномодовым выходом оптического ответвителя. Узел обработки сигналов дополнительно содержит аналого-цифровые преобразователи и цифровые накопители сигналов. Фотоприемные модули связаны с выходами узла спектрального разделения и с аналого-цифровыми преобразователями, выходы которых связаны с входами цифровых накопителей сигналов. Таймер связан с аналого-цифровыми преобразователями. Устройство может быть снабжено узлом термостабилизации опорного отрезка многомодового оптического волокна. Одномодовый волоконный лазер выполнен на основе световода, легированного ионами редкоземельных элементов.

Недостатками данного изобретения являются использование нестандартных оптоволоконных элементов, таких как многомодовый/одномодовый направленный ответвитель, невозможность построения фильтров полностью интегрированных с волокном, что приводит к удорожанию устройства, понижению надежности, ухудшению отношения сигнал/шум, ухудшению устойчивости к внешним воздействиям.

Данное изобретение является ближайшим аналогом предлагаемому изобретению, т.е. прототипом.

Задачей данного изобретения является удешевление, повышение надежности и улучшение отношения сигнал/шум.

Данная задача по варианту 1 решается созданием волоконно-оптического устройства для измерения температурного распределения, содержащего импульсный источник оптического излучения, оптическое волокно, являющееся чувствительным элементом, направленный ответвитель, блок спектрального разделения, два фотоприемных модуля, фотоприемный модуль синхронизации и блок обработки, причем импульсный источник оптического излучения соединен с одним из входов направленного ответвителя, второй вход которого соединен со входом блока спектрального разделения, первый выход направленного ответвителя соединен со входом фотоприемного модуля синхронизации, а второй выход направленного ответвителя соединен с чувствительным элементом, при этом первый выход блока спектрального разделения соединен со входом первого фотоприемного модуля и является измерительным, а второй выход блока спектрального разделения соединен с входом второго фотоприемного модуля и является опорным, выходы фотоприемных модулей и фотоприемного модуля синхронизации соединены с блоком обработки, причем чувствительный элемент выполнен в виде одномодового волокна, направленный ответвитель выполнен одномодовым, блок спектрального разделения содержит волоконный фильтр на брэгговской решетке и волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем вход блока спектрального разделения является входом волоконного фильтра на брэгговской решетке, выход которого соединен с входом волоконного мультиплексора, выход которого, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, является измерительным выходом блока спектрального разделения, а выход волоконного мультиплексора, настроенный на пропускание стоксовской компоненты, является опорным выходом блока спектрального разделения.

Данная задача по варианту 2 решается созданием волоконно-оптического устройства для измерения температурного распределения, содержащего импульсный источник оптического излучения, оптическое волокно, являющееся чувствительным элементом, блок спектрального разделения, два фотоприемных модуля и блок обработки, причем первый выход блока спектрального разделения соединен со входом первого фотоприемного модуля и является измерительным, а второй выход блока спектрального разделения соединен с входом второго фотоприемного модуля и является опорным, выходы фотоприемных модулей соединены с блоком обработки, причем в него дополнительно введен циркулятор, чувствительный элемент выполнен в виде одномодового волокна, блок спектрального разделения содержит волоконный фильтр на брэгговской решетке и волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем импульсный источник оптического излучения соединен с первым входом циркулятора, второй вход которого соединен со входом блока спектрального разделения, а третий вход соединен с чувствительным элементом, при этом вход блока спектрального разделения является входом волоконного фильтра на брэгговской решетке, выход которого соединен со входом волоконного мультиплексора, выход которого, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, является измерительным выходом блока спектрального разделения, а выход волоконного мультиплексора, настроенный на пропускание стоксовской компоненты, является опорным выходом блока спектрального разделения.

Кроме того, блок спектрального разделения содержит волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание релеевской и антистоксовской компоненты, и фильтр пропускания антистоксовской компоненты, причем вход блока спектрального разделения является входом волоконного мультиплексора, первый выход которого, настроенный на пропускание релеевской компоненты, является опорным выходом блока спектрального разделения, а второй выход волоконного мультиплексора, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, соединен с входом блока фильтрации антистоксовской компоненты, выход которого является измерительным выходом блока спектрального разделения.

Кроме того, блок фильтрации антистоксовской компоненты выполнен в виде последовательно соединенных волоконного фильтра на брэгговской решетке, настроенного на подавление релеевской компоненты излучения, и участка одномодового волокна, скрученного в витки и предназначенного для вывода длинноволнового излучения стоксовской компоненты из сердцевины волокна.

Кроме того, блок фильтрации антистоксовской компоненты содержит фильтр на брэгговской решетке, настроенный на подавление релеевской компоненты излучения, и волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем вход волоконного фильтра на брэгговской решетке является входом блока фильтрации антистоксовской компоненты, а выход волоконного фильтра на брэгговской решетке соединен со входом волоконного мультиплексора, первый выход, настроенный на пропускание стоксовской компоненты, не используется, а второй выход, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, является выходом блока фильтрации антистоксовской компоненты.

Кроме того, устройство снабжено узлом термостабилизации опорного отрезка одномодового оптического волокна, являющегося чувствительным элементом, при этом узел термостабилизации соединен со блоком обработки.

Кроме того, импульсный источник оптического излучения содержит задающий полупроводниковый лазерный источник, оптический изолятор, полупроводниковый лазер накачки, волоконный мультиплексор, волоконный оптический усилитель, причем полупроводниковый лазерный источник соединен через оптический изолятор с первым входом волоконного мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом полупроводниковым лазером накачки, выход волоконного мультиплексора, соединен с входом волоконного оптического усилителя, выход которого является выходом импульсного источника оптического излучения.

Кроме того, импульсный источник оптического излучения работает на коммуникационной длине волны 1.55 мкм.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показана структурная схема волоконно-оптического устройства для измерения температурного распределения с использованием направленного ответвителя (вариант 1).

На фиг.2 показана структурная схема волоконно-оптического устройства для измерения температурного распределения с использованием циркулятора (вариант 2).

На фиг.3 показаны варианты исполнения блока спектрального разделения.

На фиг.4 показана схема импульсного источника оптического излучения.

На фиг.5 показан спектр рассеянного излучения на выходе из волокна.

Волоконно-оптическое устройство для измерения температурного распределения по варианту 1 (фиг.1) содержит импульсный источник оптического излучения 1, оптическое волокно 2, являющееся чувствительным элементом, направленный ответвитель 3, блок спектрального разделения 4, два фотоприемных модуля 5, 6, фотоприемный модуль синхронизации 7 и блок обработки 8, причем импульсный источник оптического излучения 1 соединен с одним из входов направленного ответвителя 3, второй вход которого соединен со входом блока спектрального разделения 4, первый выход направленного ответвителя 3 соединен со входом фотоприемного модуля синхронизации 7, а второй выход направленного ответвителя 3 соединен с чувствительным элементом 2, первый выход 9 блока спектрального разделения 4 соединен со входом фотоприемного модуля 5 и является измерительным, а другой выход 10 блока спектрального разделения 4 соединен с входом фотоприемного модуля 6 и является опорным, выходы фотоприемных модулей 5, 6 и фотоприемного модуля синхронизации 7 соединены с блоком обработки 8, при этом чувствительный элемент 2 выполнен в виде одномодового волокна, направленный ответвитель 3 выполнен одномодовым, блок спектрального разделения 4 содержит волоконный фильтр на брэгговской решетке 11 и волоконный мультиплексор 12 на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем вход блока спектрального разделения 4 является входом волоконного фильтра на брэгговской решетке 11, выход которого соединен со входом волоконного мультиплексора 12, выход которого, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, является выходом 9 блока спектрального разделения 4, а выход волоконного мультиплексора 12, настроенный на пропускание стоксовской компоненты, является выходом 10 блока спектрального разделения 4.

Волоконно-оптическое устройство для измерения температурного распределения по варианту 2 (фиг.2) содержит импульсный источник оптического излучения 1, оптическое волокно 2, являющееся чувствительным элементом, блок спектрального разделения 4, два фотоприемных модуля 5, 6 и блок обработки 8, причем первый выход 9 блока спектрального разделения 4 соединен со входом фотоприемного модуля 5 и является измерительным, а другой выход 10 блока спектрального разделения 4 соединен с входом фотоприемного модуля 6 и является опорным, выходы фотоприемных модулей 5, 6 соединены с блоком обработки 8, при этом дополнительно введен циркулятор 23, чувствительный элемент 2 выполнен в виде одномодового волокна, блок спектрального разделения 4 содержит волоконный фильтр на брэгговской решетке 11 и волоконный мультиплексор 12 на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем импульсный источник оптического излучения 1 соединен с первым входом циркулятора 23, второй вход которого соединен со входом блока спектрального разделения 4, а третий вход соединен с чувствительным элементом 2, при этом вход блока спектрального разделения 4 является входом волоконного фильтра на брэгговской решетке 11, выход которого соединен со входом волоконного мультиплексора 12, выход которого, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, является выходом 9 блока спектрального разделения 4, а выход волоконного мультиплексора 12, настроенный на пропускание стоксовской компоненты, является выходом 10 блока спектрального разделения 4.

Кроме того, блок спектрального разделения 1 (фиг.1, 2) содержит первый волоконный мультиплексор 13 (фиг.3,а) на два канала, настроенных на пропускание релеевской и антистоксовской компоненты и фильтр пропускания антистоксовской компоненты 14, причем вход блока спектрального разделения 1 (фиг.2) является входом волоконного мультиплексора 13 (фиг.3,а), первый выход которого, настроенный на релеевскую компоненту, является одним выходом 10 блока спектрального разделения 4 (фиг.1, 2), по которому осуществляется передача опорного сигнала, а второй выход волоконного мультиплексора 13 (фиг.3,а), настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, соединен с входом блока фильтрации антистоксовской компоненты 14, выход которого является выходом 9 блока спектрального разделения 4 (фиг.1, 2), по которому осуществляется передача измерительного сигнала.

Кроме того, блок фильтрации антистоксовской компоненты 14 (фиг.3,а) выполнен в виде последовательно соединенных волоконного фильтра на брэгговской решетке 11, настроенного на подавление релеевской компоненты излучения, и участка одномодового волокна скрученного в витки 15, предназначенного для вывода длинноволнового излучения стоксовской компоненты из сердцевины волокна.

Кроме того, блок фильтрации антистоксовской компоненты 14 (фиг.3,b) содержит фильтр на брэгговской решетке 11, настроенный на подавление релеевской компоненты излучения, и волоконный мультиплексор 12 на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем вход волоконного фильтра на брэгговской решетке 11 является входом блока фильтрации антистоксовской компоненты 14, а выход волоконного фильтра на брэгговской решетке соединен со входом волоконного мультиплексора 12, первый выход которого не используется, а второй выход которого, настроенный на длину волны антистоксовской компоненты, является выходом блока фильтрации антистоксовской компоненты 14.

Кроме того, оно снабжено узлом термостабилизации 16 опорного отрезка одномодового оптического волокна 17, являющегося чувствительным элементом, причем узел термостабилизации 16 соединен с блоком обработки 8.

Кроме того, импульсный источник оптического излучения 1 (фиг.1, 2) содержит задающий полупроводниковый лазерный источник 18 (фиг.4), оптический изолятор 19, полупроводниковый лазер накачки 20, волоконный мультиплексор 21, волоконный оптический усилитель 22, выполненный на световоде, легированном ионами редкоземельных элементов, причем полупроводниковый лазерный источник 18 соединен через оптический изолятор 19 с одним из входов волоконного мультиплексора 21, второй вход которого соединен с выходом полупроводниковым лазером накачки 20, выход волоконного мультиплексора 21 соединен с входом волоконного оптического усилителя 22, выход которого является выходом импульсного источника оптического излучения 1 (фиг.2).

Кроме того, импульсный источник оптического излучения 1 (фиг.1, 2) работает на коммуникационной длине волны 1.55 мкм.

Устройство по вариантам 1, 2 работает следующим образом.

Источник оптического излучения 1 (фиг.1, 2) содержит задающий полупроводниковый лазерный источник 18 (фиг.4), работающий, например, на телекоммуникационной длине волны 1,55 мкм, который вырабатывает импульсы излучения длительностью 5…300 не в зависимости от требуемого разрешения по расстоянию, которые проходят через изолятор 19 и поступают на первый вход волоконного мультиплексора 21, на второй вход которого поступает непрерывное излучение полупроводникового лазера накачки 20. Излучение с обоих входов мультиплексоров попадает в первый выходной канал, соединенный с оптически активным волокном, предназначенный для усиления оптического сигнала задающего лазера. Излучение с выхода усилителя попадает на первый вход одномодового направленного ответвителя, который распределяет входную оптическую мощность между двумя каналами, первый из которых соединен с фотоприемным модулем синхронизации, а второй - с одномодовым волокном, являющимся чувствительным элементом. При этом импульс, поступивший на фотоприемный модуль синхронизации, после преобразования в электрический сигнал поступает в блок обработки, где он используется в качестве синхроимпульса, позволяющего задать начало отсчета времени. В устройстве в качестве чувствительного к температуре элемента используется одномодовое коммуникационное волокно. Импульс излучения, попавший в него, частично отражается обратно от неоднородностей и имеет три компоненты (фиг.5): релеевскую, совпадающую по длине волны с исходным излучением, стоксовскую компоненту, сдвинутую в длинноволновую область, и антистоксовскую компоненту, лежащую в коротковолновой области. При этом по отношению амплитуды антистоксовской компоненты и релеевской или стоксовской компоненты возможно вычислить температуру на определенном участке волокна. Обратно рассеянное излучение, содержащее все три компоненты, выходя обратно из волокна, проходит через направленный ответвитель 4 (фиг.1) или циркулятор 23 (фиг.2) и попадает на вход блока спектрального разделения. Поскольку используется одномодовое волокно, то возможно построение всех компонент блока разделения, полностью интегрированных с волокном, содержащим фильтр на брэгговской решетке, служащим для подавления релеевской компоненты, и стандартные волоконные мультиплексоры, предназначенные для разделения излучения по длинам волн, кроме того, используется в качестве фильтра коротких длин волн с использованием участка волокна, скрученного в витки радиусом порядка 3 см. На измерительном выходе блока спектрального разделения выделяется антистоксовская компонента, а на другом выходе, являющемся опорным, выделяется либо релеевская компонента (фиг.3,а, 3,b), либо стоксовская компонента (фиг.1, 2). Также возможно каскадное подключение блоков разделения каналов для увеличения соотношения сигнал-шум. При этом часть одномодового волокна, служащего чувствительным элементом, может быть помещена в термостат 16 для привязки оптического сигнала к определенной температуре. Излучение с выхода блока спектрального разделения детектируется фотоприемными модулями, например фотодиодами, электрический сигнал с которых подается в блок обработки, где оцифровывается, развертывается во времени и обрабатывается согласно известным формулам.

В схеме используются задающий полупроводниковый лазер мощностью с одномодовым волоконным выходом - мощность1 мВт с рабочей длиной волны 1.55 мкм, полупроводниковый лазер накачки мощностью 100 мВт и длиной волны 1.48 мкм, оптический усилитель на основе волоконного световода, легированного ионами эрбия, оптическое волокно, служащего в качестве чувствительного элемента, марки, например SMF-28, и длиной до 15 км. В качестве фильтров подавления релеевского излучения используются внутриволоконные брэгговские решетки на длину волны 1,55 мкм. А в качестве мультиплексоров используются WDM-мультиплексоры 1,48/1,65 мкм и 1,48/1,55 мкм. В качестве блока обработки используется процессорный блок с аналоговыми входами.

Таким образом, за счет применения одномодового волокна в качестве чувствительного элемента и применения одномодовых волоконно-оптических фильтров и стандартных телекоммуникационных волоконно-оптических компонентов на его основе повышается надежность, улучшается соотношение сигнал/шум и уменьшается стоимость устройства.

1. Волоконно-оптическое устройство для измерения температурного распределения, содержащее импульсный источник оптического излучения, оптическое волокно, являющееся чувствительным элементом, направленный ответвитель, блок спектрального разделения, два фотоприемных модуля, фотоприемный модуль синхронизации и блок обработки, причем импульсный источник оптического излучения соединен с одним из входов направленного ответвителя, второй вход которого соединен со входом блока спектрального разделения, первый выход направленного ответвителя соединен с входом фотоприемного модуля синхронизации, а второй выход направленного ответвителя соединен с чувствительным элементом, при этом первый выход блока спектрального разделения соединен с входом первого фотоприемного модуля и является измерительным, а второй выход блока спектрального разделения соединен с входом второго фотоприемного модуля и является опорным, выходы фотоприемных модулей и фотоприемного модуля синхронизации соединены с блоком обработки, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде одномодового волокна, направленный ответвитель выполнен одномодовым, блок спектрального разделения содержит волоконный фильтр на брэгговской решетке и волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем вход блока спектрального разделения является входом волоконного фильтра на брэгговской решетке, выход которого соединен с входом волоконного мультиплексора, выход которого, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, является измерительным выходом блока спектрального разделения, а выход волоконного мультиплексора, настроенный на пропускание стоксовской компоненты, является опорным выходом блока спектрального разделения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок спектрального разделения содержит волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание релеевской и антистоксовской компоненты, и фильтр пропускания антистоксовской компоненты, причем вход блока спектрального разделения является входом волоконного мультиплексора, первый выход которого, настроенный на пропускание релеевской компоненты, является опорным выходом блока спектрального разделения, а второй выход волоконного мультиплексора, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, соединен с входом блока фильтрации антистоксовской компоненты, выход которого является измерительным выходом блока спектрального разделения.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок фильтрации антистоксовской компоненты выполнен в виде последовательно соединенных волоконного фильтра на брэгговской решетке, настроенного на подавление релеевской компоненты излучения, и участка одномодового волокна, скрученного в витки и предназначенного для вывода длинноволнового излучения стоксовской компоненты из сердцевины волокна.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок фильтрации антистоксовской компоненты содержит фильтр на брэгговской решетке, настроенный на подавление релеевской компоненты излучения, и волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем вход волоконного фильтра на брэгговской решетке является входом блока фильтрации антистоксовской компоненты, а выход волоконного фильтра на брэгговской решетке соединен с входом волоконного мультиплексора, первый выход, настроенный на пропускание стоксовской компоненты, не используется, а второй выход, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, является выходом блока фильтрации антистоксовской компоненты.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено узлом термостабилизации опорного отрезка одномодового оптического волокна, являющегося чувствительным элементом, при этом узел термостабилизации соединен с блоком обработки.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что импульсный источник оптического излучения содержит задающий полупроводниковый лазерный источник, оптический изолятор, полупроводниковый лазер накачки, волоконный мультиплексор, волоконный оптический усилитель, причем полупроводниковый лазерный источник соединен через оптический изолятор, с первым входом волоконного мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом полупроводниковым лазером накачки, выход волоконного мультиплексора соединен с входом волоконного оптического усилителя, выход которого является выходом импульсного источника оптического излучения.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что импульсный источник оптического излучения работает на коммуникационной длине волны 1,55 мкм.

8. Волоконно-оптическое устройство для измерения температурного распределения, содержащее импульсный источник оптического излучения, оптическое волокно, являющееся чувствительным элементом, блок спектрального разделения, два фотоприемных модуля и блок обработки, причем первый выход блока спектрального разделения соединен с входом первого фотоприемного модуля и является измерительным, а второй выход блока спектрального разделения соединен с входом второго фотоприемного модуля и является опорным, выходы фотоприемных модулей соединены с блоком обработки, отличающееся тем, что дополнительно введен циркулятор, чувствительный элемент выполнен в виде одномодового волокна, блок спектрального разделения содержит волоконный фильтр на брэгговской решетке и волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем импульсный источник оптического излучения соединен с первым входом циркулятора, второй вход которого соединен с входом блока спектрального разделения, а третий вход соединен с чувствительным элементом, при этом вход блока спектрального разделения является входом волоконного фильтра на брэгговской решетке, выход которого соединен с входом волоконного мультиплексора, выход которого настроенный на пропускание антистоксовской компоненты является измерительным выходом блока спектрального разделения, а выход волоконного мультиплексора, настроенный на пропускание стоксовской компоненты, является опорным выходом блока спектрального разделения.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что блок спектрального разделения содержит волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание релеевской и антистоксовской компоненты, и фильтр пропускания антистоксовской компоненты, причем вход блока спектрального разделения является входом волоконного мультиплексора, первый выход которого, настроенный на пропускание релеевской компоненты, является опорным выходом блока спектрального разделения, а второй выход волоконного мультиплексора, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, соединен с входом блока фильтрации антистоксовской компоненты, выход которого является измерительным выходом блока спектрального разделения.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что блок фильтрации антистоксовской компоненты выполнен в виде последовательно соединенных волоконного фильтра на брэгговской решетке, настроенного на подавление релеевской компоненты излучения, и участка одномодового волокна, скрученного в витки и предназначенного для вывода длинноволнового излучения стоксовской компоненты из сердцевины волокна.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что блок фильтрации антистоксовской компоненты содержит фильтр на брэгговской решетке, настроенный на подавление релеевской компоненты излучения, и волоконный мультиплексор на два канала, настроенных на пропускание стоксовской и антистоксовской компоненты, причем вход волоконного фильтра на брэгговской решетке является входом блока фильтрации антистоксовской компоненты, а выход волоконного фильтра на брэгговской решетке соединен с входом волоконного мультиплексора, первый выход которого не используется, а второй выход которого, настроенный на пропускание антистоксовской компоненты, является выходом блока фильтрации антистоксовской компоненты.

12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно снабжено узлом термостабилизации опорного отрезка одномодового оптического волокна, являющегося чувствительным элементом, при этом узел термостабилизации соединен с блоком обработки.

13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что импульсный источник оптического излучения содержит задающий полупроводниковый лазерный источник, оптический изолятор, полупроводниковый лазер накачки, волоконный мультиплексор, волоконный оптический усилитель, причем полупроводниковый лазерный источник соединен через оптический изолятор с одним из входов волоконного мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом полупроводниковым лазером накачки, выход волоконного мультиплексора соединен с входом волоконного оптического усилителя, выход которого является выходом импульсного источника оптического излучения.

14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что импульсный источник оптического излучения работает на коммуникационной длине волны 1,55 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству измерения потока для определения направления потока флюида. .

Изобретение относится к способу измерения параметра ванны расплава с помощью оптического волокна, окруженного покрытием. .

Изобретение относится к средствам измерения температурного распределения в протяженных объектах. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в волоконно-оптических датчиках, предназначенных для измерения температуры различных объектов, а также для измерения деформации, перемещения.

Изобретение относится к детектированию температуры образца делящегося материала, разогреваемого реакторным облучением, и может быть использовано в ядерной физике, атомной энергетике, в частности в системах контроля и обеспечения безопасности ядерных реакторов.

Изобретение относится к методам и средствам для определения температуры нагретых тел и расплавленных металлов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в конструкциях волоконно-оптических датчиков температуры, предназначенных для дистанционного измерения температуры, в том числе в условиях воздействия электромагнитных полей.

Изобретение относится к области измерительной техники, телеметрии и оптоэлектроники и может быть использовано для контроля деформаций крупных сооружений, в электротехнической промышленности при измерении температурных режимов трансформаторов, в геологической разведке при измерении распределения температуры вдоль скважин, в авиационной промышленности при контроле деформаций конструкций летательных аппаратов и т.д.

Изобретение относится к области оптоэлектронной измерительной техники и предназначено для измерения температур в областях с ионизирующим излучением. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества нефтепродуктов электрическими методами, в частности при определении температуры, при которой исследуемый продукт (моторное топливо, дизтопливо, нефть, мазут) теряет текучесть.

Изобретение относится к устройству измерения потока для определения направления потока флюида

Изобретение относится к устройствам для измерения температурного распределения в протяженных объектах и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, например, для измерения температуры в горизонтальных добывающих битумных скважинах

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для распределенного измерения температуры в нефтяной, газовой промышленности, в электроэнергетике и других областях

Изобретение относится к измерительной технике и, более конкретно, к интерференционным датчикам температуры

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры и/или напряжения в процессе непрерывной разливки

Изобретение относится к оптоволоконному датчику для измерения температуры и деформации в продольном направлении измерительного волокна

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры в зонах с сильными электромагнитными помехами, в зонах повышенной взрыво-пожароопасности и в других условиях, где недопустимо применение стандартных электронных средств контроля температурного состояния

Группа изобретений относятся к исследованиям скважин и может быть использована для мониторинга внутрискважинных параметров. Техническим результатом является оптимизация, автоматизация, повышение эффективности процесса добычи нефти, в т.ч. за счет повышения скорости и достоверности мониторинга внутрискважинных параметров по всей длине скважины. Способ мониторинга внутрискважинных параметров, при котором с помощью источника лазерного излучения формируют заданной длительностью и частотой световой импульс, поступающий в оптоволоконный кабель, где по всей длине кабеля выделяют излучение рассеяния. Излучение рассеяния, поступающее в блок обработки, преобразуют в электрический сигнал и усиливают, затем из него выделяют полезный сигнал, поступающий на вход второго контроллера, где определяют частоту смещения полезного сигнала относительно частоты генерации источника лазерного излучения, а затем по ее значению вычисляют текущее значение параметра изменения давления, полученные данные сравнивают с заданными в первом контроллере, при отклонении от которых автоматически регулируют процесс добычи нефти в соответствии с изменением притока, определяемого путем непрерывного измерения изменения давления, в скважине управляют частотой вращения вала электродвигателя, при значении параметра изменения давления меньше заданной величины увеличивают частоту вращения вала электродвигателя, при значении параметра изменения давления больше заданным значением уменьшают. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при измерении параметров в расплавленных массах. Заявленное устройство предназначено для измерения температуры в массах расплавленного металла или расплавленного криолита, имеющих температуру плавления выше 500°С. Устройство содержит оптическое волокно для приема излучения от расплавленной массы и кабельный барабан, содержащий внешнюю окружность для приема оптического волокна и внутреннее пространство, окруженное этой внешней окружностью. Распределитель и модовый фильтр расположены во внутреннем пространстве кабельного барабана. Технический результат - повышение точности измерений. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для создания распределительных систем измерения температуры и деформации. Бриллюэновская система для отслеживания температуры и деформации содержит одно- или двухстороннее волокно с множеством волоконных брэгговских решеток (ВБР) на разных длинах волн и лазерную систему с задающей накачкой, настраиваемую в диапазоне существенно большем, чем бриллюэновский сдвиг. ВБР распределены по длине размещенного волокна и служат как выбираемые отражатели длины волны, позволяющие поддерживать работу устройства даже в случае разрыва волокна. Технический результат: повышение точности и достоверности данных измерений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх