Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий



Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий
Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий
Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий
Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий
Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий
Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий

 


Владельцы патента RU 2566603:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр Т8" (ООО "Т8 НТЦ") (RU)

Изобретение относится к метрологии, а, именно к виброметрии. Датчик содержит чувствительный оптический кабель, оптический интерфейс, когерентный фазочувствительный оптический рефлектометр. Рефлектометр содержит соединенные с интерфейсом источник периодической последовательности оптических импульсов и приемник рассеянного излучения. Источник периодической последовательности оптических импульсов и блок обработки электрически соединены с блоком управления и синхронизации. Измеритель снабжен оптическим мультиплексором и источником излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала. Мультиплексор установлен между оптическим интерфейсом и чувствительным элементом, выход оптического мультиплексора соединен с чувствительным элементом, первый вход мультиплексора соединен с оптическим интерфейсом, а второй вход мультиплексора соединен с источником излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала. Источник излучения накачки для рамановского усиления выполнен с возможностью периодического изменения мощности накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала во времени от Pp(t)=Pmin в момент времени T0 до Pp(t)=Pmax в момент времени Tmax. Технический результат - повышение чувствительности. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий

Изобретение относится к области распределенных измерений, а именно к распределенным датчикам акустических и вибрационных воздействий.

Заявленное устройство может быть использовано для мониторинга и охраны протяженных объектов, например периметров и коммуникаций, в частности для мониторинга состояния транспортных трубопроводов, магистральных волоконных кабелей от повреждений при проведении работ вблизи кабеля, защиты периметров специальных объектов и т.п.

Известен анализатор виброакустических сигналов, предназначенный для анализа спектра сигналов и содержащий оптически связанные источник когерентного излучения, светоделительное средство, фотоприемник, усилитель (SU, А.с. №1589069, 1990). Известное устройство не предназначено для мониторинга протяженных объектов.

Известна диагностическая система, предназначенная для отслеживания изменения статических деформаций и измерения динамических деформаций. Система включает перестраиваемый узкополосный источник светового излучения, светопроводящее волокно, отражательные датчики, например, типа решеток Брегга, расположенные по длине волокна, и контур обработки сигнала. Система может применяться также по схеме Фабри-Перо (патент РФ №2141102). Система обеспечивает высокую чувствительность к деформациям, но является очень сложной и обладает малой пространственной разрешающей способностью.

Известно устройство для мониторинга виброакустической характеристики протяженного объекта, содержащее узкополосный импульсный источник оптического излучения в виде волоконного лазера с модуляцией добротности, чувствительный элемент в виде оптического волокна, расположенного продольно внутри или снаружи протяженного объекта, узел ввода оптического излучения в чувствительный элемент, фотоприемник и узел обработки сигнала с процессором (патент РФ №2271446). Недостатком известного устройства является наличие случайных вариаций несущей частоты тестирующих оптических импульсов, вводимых в волокно, связанных с импульсным режимом работы лазера и чувствительностью волоконного лазера к техническим шумам. Это ограничивает дальность действия, чувствительность и разрешающую способность устройства, а также затрудняет его использование в полевых условиях.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрано устройство - распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий, - содержащее чувствительный элемент в виде оптического волокна, помещенного в волоконно-оптический кабель, и оптически соединенный с волокном через оптический интерфейс когерентный фазочувствительный оптический рефлектометр, содержащий оптически соединенные с интерфейсом источник периодической последовательности оптических импульсов и приемник рассеянного излучения, преобразующий рассеянное оптическое излучение в электрический сигнал, подаваемый в блок обработки, причем источник периодической последовательности оптических импульсов и блок обработки электрически соединены с блоком управления и синхронизации (патент США №5194847).

Недостатком известного устройства является быстрое уменьшение чувствительности с увеличением расстояния из-за уменьшения сигнала обратного рассеяния. Уменьшение мощности сигнала обратного рассеяния связано с двумя обстоятельствами: во первых, из-за затухания в волокне уменьшается мощность тестирующего сигнала при распространении вперед вдоль волокна; во-вторых, из-за затухания сигнала обратного рассеяния при распространении назад от тестируемой области волокна к его началу. Уменьшение мощности сигнала обратного рассеяния снижает гарантированную чувствительность и дальность действия устройства.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения надежности датчика акустических и вибрационных воздействий.

Техническим результатом изобретения является повышение гарантированной чувствительности и дальности действия распределенного датчика акустических и вибрационных воздействий.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий, содержащий чувствительный элемент в виде оптического волокна, помещенного в волоконно-оптический кабель, и оптически соединенный с волокном через оптический интерфейс когерентный фазочувствительный оптический рефлектометр, содержащий оптически соединенные с интерфейсом источник периодической последовательности оптических импульсов и приемник рассеянного излучения, предназначенный для преобразования рассеянного оптического излучения в электрический сигнал для блока обработки, причем источник периодической последовательности оптических импульсов и блок обработки электрически соединены с блоком управления и синхронизации, снабжен предназначенным для объединения спектральных каналов оптическим мультиплексором, содержащим не менее одного выхода и двух входов, и источником излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала, причем оптический мультиплексор установлен между оптическим интерфейсом и чувствительным элементом, выход оптического мультиплексора соединен с чувствительным элементом, первый вход мультиплексора соединен с оптическим интерфейсом, а второй вход мультиплексора соединен с источником излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала, при этом источник излучения накачки для рамановского усиления выполнен с возможностью периодического изменения мощности накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала во времени от Pp(t)=Pmin в момент времени Т0 до Pp(t)=Pmax в момент времени Tmax, при этом источник излучения накачки для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности Pp(t) излучения накачки во времени 0≤t≤Tmax по линейному закону , или источник излучения накачки для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности Pp(t) излучения накачки во времени 0≤t≤Tmax по корневому закону или источник излучения накачки для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности Pp(t) излучения накачки во времени 0≤t≤Tmax по закону Pp(t)=(Pmin+Spt), или источник излучения накачки для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности излучения накачки Pp(t) по закону ,

где Pmin - минимальная мощность излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала, диапазон изменения которой от 0 до 2αs/gR;

αs - коэффициент затухания тестирующего сигнала;

gR - показатель рамановского усиления волокна;

Pmax - максимальная мощность излучения, которая равна либо мощности излучения накачки для рамановского усиления, обеспечивающей полную компенсацию затухания сигнала, рассеянного от самой удаленной точки чувствительного элемента, либо равна пороговой мощности возникновения нелинейных эффектов, либо равна максимальной технически доступной мощности накачки;

Т0 - момент времени сразу за вводом тестирующего импульса в волокно;

Tmax=(2Ln)/c - длительность рефлектограммы;

Ln - длина чувствительного элемента;

с - скорость распространения света в оптическом волокне;

S p = α s α p ν g g R - скорость увеличения мощности излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала;

αр - коэффициент затухания излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала;

νg - групповая скорость импульса в волокне.

Изобретение поясняется графическими материалами, где представлены:

на Фиг. 1 - блок-схема распределенного датчика акустических и вибрационных воздействий;

на Фиг. 2 - форма импульса накачки;

на Фиг. 3 - механизм вынужденного комбинационного рассеяния: накачка на длине волны 1480 нм создает виртуальное возбужденное состояние, под действием излучения сигнала на длине волны 1550 нм происходит вынужденное неупругое рассеяние накачки из возбужденного состояния; на Фиг. 4 - схема компенсации затухания рефлектограммы.

Согласно изобретению распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий содержит:

источник периодической последовательности оптических импульсов 1;

оптический усилитель 2;

оптический интерфейс 3;

источник 4 излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала;

оптический мультиплексор (оптический объединитель спектральных каналов) 5;

чувствительный элемент 6 в виде оптического волокна, помещенного в волоконно-оптический кабель;

предусилитель 7;

приемник 8 рассеянного излучения, преобразующий рассеянное оптическое излучение в электрический сигнал;

блок 9 обработки, управления и синхронизации (объединенный блок, включающий блок 10 обработки, электрически соединенный с блоком 11 управления и синхронизации).

Предложенное устройство существенно отличается от прототипа тем, что датчик снабжен предназначенным для объединения спектральных каналов оптическим мультиплексором, содержащим не менее одного выхода и двух входов, и источником излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала, причем оптический мультиплексор установлен между оптическим интерфейсом и чувствительным элементом, выход оптического мультиплексора соединен с чувствительным элементом, первый вход мультиплексора соединен с оптическим интерфейсом, а второй вход мультиплексора соединен с источником излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала, при этом источник излучения накачки для рамановского усиления выполнен с возможностью периодического изменения мощности накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала во времени от Pp(t)=Pmin в момент времени Т0 до Pp(t)=Pmax в момент времени Tmax. Данный признак обеспечивает ослабление степени уменьшения величины среднего значения мощности сигнала обратного рассеяния при увеличении расстояния z (Фиг. 4). В прототипе среднее значение мощности сигнала обратного рассеяния экспоненциально уменьшается с увеличением расстояния z до области рассеяния (тестируемой области). Это приводит к быстрому уменьшению мощности полезного сигнала и, следовательно, к уменьшению дальности работы прибора. Использование распределенного рамановского усиления обеспечивает компенсацию ослабления сигнала обратного рассеяния при увеличении расстояния z. Периодическое увеличение мощности от минимального значения непосредственно после ввода тестирующего импульса в волокно до максимального значения в момент времени 2Lopt/c обеспечивает увеличение коэффициента усиления полезного сигнала обратного рассеяния от удаленных областей. Коэффициент усиления увеличивается для сигнала рассеяния с увеличением координаты z.

Предложенное устройство существенно отличается от прототипа также тем, что источник излучения для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности Pp(t) излучения накачки во времени 0≤t≤Tmax по линейному закону . Данный признак обеспечивает упрощение конструкции источника излучения для рамановской накачки.

Предложенное устройство существенно отличается от прототипа также тем, что источник излучения для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности Pp(t) излучения накачки во времени 0≤t≤Tmax по корневому закону . Данный признак при незначительном усложнении конструкции источника излучения для рамановской накачки обеспечивает более равномерную компенсацию ослабления сигнала обратного рассеяния.

Предложенное устройство существенно отличается от прототипа также тем, что источник излучения для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности Pp(t) излучения накачки во времени 0≤t≤Tmax по закону Рр (t)=(Pmin+Spt) или (значения получены расчетным путем). Данные признаки обеспечивают уменьшение расхода энергии, увеличение ресурса работы блока рамановской накачки и всего устройства в целом, повышение надежности работы прибора и снижение эксплуатационных затрат за счет уменьшения необходимой для компенсации ослабления сигнала максимальной и средней мощности рамановской накачки.

Устройство работает следующим образом.

Источник периодической последовательности оптических импульсов (1) формирует периодические последовательности оптических импульсов, которые после усиления в оптическом усилителе (2) через оптический интерфейс (3) вводятся в чувствительный элемент (6) в виде оптического волокна, помещенного в волоконно-оптический кабель. Одновременно в чувствительный элемент (6) при помощи оптического объединителя спектральных каналов (5) вводится излучение от источника (4) для рамановского усиления рассеянного сигнала. В оптическом волокне чувствительного элемента (6) оптические импульсы рассеиваются на неоднородностях волокна без изменения частоты (релевское рассеяние) и формируют оптический сигнал обратного рассеяния, распространяющийся от места рассеяния в оптическом волокне чувствительного элемента (6) в направлении оптического интерфейса (3). В процессе распространения по волокну рассеянное излучение ослабляется из-за нерезонансных потерь и рассеяния в волокне и усиливается за счет вынужденного рамановского (комбинационного) рассеяния под действием излучения рамановской накачки. Оптический интерфейс направляет оптический сигнал обратного рассеяния на предусилитель (7) и после усиления на приемник рассеянного излучения (8), преобразующий усиленное рассеянное оптическое излучение в электрический сигнал. Электрический сигнал с приемника рассеянного излучения (8) поступает в объединенный блок обработки, управления и синхронизации (9).

При импульсном возбуждении временная зависимость средней мощности сигнала обратного рассеяния и соответственно фототока фотоприемника 6 (рефлектограмма) в отсутствие рамановской накачки (прототип) имеет вид, близкий к затухающей экспоненте. При этом информационный сигнал (рассеянное излучение, преобразованное в электрический сигнал приемником (8), от удаленных областей чувствительного элемента существенно меньше сигнала от расположенных близко к оптическому интерфейсу областей чувствительного элемента. Именно это существенно ограничивает дальность работы прототипа. Для уменьшения неравенства информационных сигналов от разных областей чувствительного элемента в данном изобретении введен источник излучения для рамановского усиления рассеянного излучения. Мощность излучения источника излучения для рамановского усиления рассеянного сигнала периодически изменяется во времени, увеличиваясь от 0 непосредственно после ввода тестирующего импульса в волокно до максимального значения в момент времени 2Lopt/c. Такая временная зависимость накачки обеспечивает максимальное усиление сигнала, рассеянного от наиболее удаленных областей чувствительного элемента. Таким образом, коэффициент усиления сигналов от более удаленных областей больше, что уменьшает различие в амплитуде сигнала, формируемого приемником (8), выполненным, например, в виде фотоприемника.

Благодаря высокой когерентности исходного излучения от периодической последовательности оптических импульсов (1) рефлектограмма (т.е. амплитуда сигнала с приемника (8)) оказывается изрезанной случайным образом благодаря случайной фазе интерферирующего рассеянного излучения. В отсутствие виброакустических воздействий и изменений несущей частоты прямоугольного тестирующего импульса рефлектограммы от разных импульсов, полученные в разные моменты времени, совпадают. При наличии виброакустического воздействия на чувствительный элемент рефлектограммы от разных импульсов в области воздействия оказываются разными. Величина изменений определяет интенсивность воздействия, а временная задержка относительно тестирующего прямоугольного импульса однозначно определяет координату воздействия. Характер и координату воздействия определяет объединенный блок (9) обработки, управления и синхронизации в результате анализа и обработки множества рефлектограмм.

Недостатком известных устройств является то, что величина средней амплитуды рефлектограммы экспоненционально уменьшается с увеличением расстояния до тестируемой области: A(z)=A(0)exp(-2αez).

Применение рамановской накачки для усиления сигнала от удаленных областей позволит устранить сильное ослабление информационного сигнала, то есть обеспечить необходимый уровень чувствительности вдоль всего волокна.

Для ослабления затухания сигнала можно использовать описанные выше функциональные зависимости мощности накачки от времени.

Использование изобретения позволяет оперативно выявлять нарушения целостности периметра протяженного объекта либо фиксировать какие-либо воздействия изнутри или извне на протяженный объект. При этом устройство позволяет определить координаты места дефекта или точки воздействия на объект надежно и с высокой степенью точности.

С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что поставленная задача - повышение надежности датчика акустических и вибрационных воздействий - решена, а заявленный технический результат - повышение дальности действия, чувствительности и разрешающей способности устройства - достигнут.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого сверхсуммарного технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном техническом решении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для мониторинга и охраны протяженных объектов, например периметров и коммуникаций, в частности для мониторинга состояния транспортных трубопроводов, магистральных волоконных кабелей от повреждений при проведении работ вблизи кабеля, защиты периметров специальных объектов и т.п.;

- для заявленного распределенного датчика акустических и вибрационных воздействий в том виде, в котором он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект - распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий - соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «уровень техники» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

1. Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий, содержащий чувствительный элемент в виде оптического волокна, помещенного в волоконно-оптический кабель, и оптически соединенный с волокном через оптический интерфейс когерентный фазочувствительный оптический рефлектометр, содержащий оптически соединенные с интерфейсом источник периодической последовательности оптических тестирующих импульсов и приемник рассеянного излучения, преобразующий рассеянное оптическое излучение в электрический сигнал, подаваемый в блок обработки для формирования рефлектограммы, причем источник периодической последовательности оптических импульсов и блок обработки электрически соединены с блоком управления и синхронизации, отличающийся тем, что датчик снабжен предназначенным для объединения спектральных каналов оптическим мультиплексором, содержащим не менее одного выхода и двух входов, и источником излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала, причем оптический мультиплексор установлен между оптическим интерфейсом и чувствительным элементом, выход оптического мультиплексора соединен с чувствительным элементом, первый вход мультиплексора соединен с оптическим интерфейсом, а второй вход мультиплексора соединен с источником излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала, при этом источник излучения накачки для рамановского усиления выполнен с возможностью периодического изменения мощности накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала во времени от Pp(t)=Pmin в момент времени T0 до Pp(t)=Pmax в момент времени Tmax, где:
Pmin - минимальная мощность излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала, диапазон изменения которой от 0 до 2αs/gR,
αs - коэффициент затухания тестирующего сигнала,
gR - показатель рамановского усиления волокна,
Pmax - максимальная мощность излучения,
T0 - момент времени сразу за вводом тестирующего импульса в волокно,
Tmax=(2Ln)/c - длительность рефлектограммы,
Ln - длина чувствительного элемента,
c - скорость распространения света в оптическом волокне.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник излучения для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности Pp(t) излучения накачки во времени 0≤t≤Tmax по линейному закону:

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник излучения для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности Pp(t) излучения накачки во времени 0≤t≤Tmax по корневому закону:

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник излучения для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности Pp(t) излучения накачки во времени 0≤t≤Tmax по закону:

S p = α s α p ν g g R - скорость увеличения мощности излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала,
αр - коэффициент затухания излучения накачки для рамановского усиления рассеянного сигнала,
vg - групповая скорость импульса в волокне.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник излучения накачки для рамановского усиления выполнен с возможностью изменения мощности излучения накачки Pp(t) по закону:



 

Похожие патенты:

Распределенный датчик акустических и вибрационных воздействий содержит чувствительный элемент в виде оптического волокна, помещенного в волоконно-оптический кабель, и оптически соединенный с волокном через интерфейс когерентный фазочувствительный оптический рефлектометр.

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам фазометрии для определения акустических или вибрационных возмущений. Способ распределенного акустического считывания обеспечивает измерение производной или скорости изменения сигнала, рассеянного в обратном направлении в волокне.

Изобретение относится к области измерительной технике и касается оптико-электрического преобразователя механических волн. Преобразователь механических волн содержит осветитель, водяную емкость с зеркальным узлом и стойку, поддерживающую светочувствительный элемент.

Группа изобретений относится к измерительной технике. Устройство для мониторинга виброакустической характеристики протяженного объекта согласно первому варианту реализации содержит передатчик оптического излучения, два приемника, два чувствительных элемента, выполненных в виде оптического волокна, два разветвителя, три канала связи, два ответвителя, три усилителя.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптическим способам измерения параметров вибрации объектов. Формируют сигнал видеоизображения исследуемого объекта с помощью видеокамеры, производят последующую оцифровку указанного сигнала с помощью аналогово-цифрового преобразователя, обрабатывают оцифрованное видеоизображение с помощью ЭВМ, получают информацию об абсолютных параметрах вибрации точек исследуемого объекта на видеоизображении.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля положения поглощающих стержней различного функционального назначения в активной зоне реактора, а также различных механических узлов и оборудования, например, на атомных электростанциях.

Изобретение относится к измерительной технике. На исследуемый объект в качестве тест-объекта наносят светоотражающие метки круглой формы.

Изобретение относится к измерительной технике. На исследуемый объект наносят светоотражающие метки круглой формы.

Изобретение относится к области распределенных измерений, а именно к распределенным датчикам акустических и вибрационных воздействий. В распределенном датчике акустических и вибрационных воздействий, содержащем чувствительный элемент в виде волоконно-оптического кабеля и оптически соединенный с ним через оптический интерфейс когерентный фазочувствительный оптический рефлектометр, содержащий оптически соединенные с интерфейсом источник периодической последовательности оптических импульсов и приемник рассеянного излучения с фотодетектором, предназначенный для преобразования рассеянного оптического излучения в электрический сигнал, подаваемый в блок обработки, причем источник периодической последовательности оптических импульсов и блок обработки электрически соединены с блоком управления и синхронизации, а источник периодической последовательности оптических импульсов и/или приемник рассеянного излучения выполнен многоканальным с числом каналов не менее двух и с возможностью регистрации рефлектограмм, формирующихся в каждом из каналов, приемник рассеянного излучения содержит неравноплечный интерферометр Маха-Цендера или Майкельсона с фарадеевскими зеркалами, при этом интерферометр имеет не менее двух выходных каналов, каждый из которых соединен с фотодетектором, а блок управления и синхронизации выполнен с возможностью обеспечения разделения и независимой обработки сигналов с каждого из выходных каналов интерферометра.

Устройство для мониторинга виброакустической характеристики протяженного объекта содержит непрерывный полупроводниковый лазер, оптический модулятор, предназначенный для формирования периодической последовательности прямоугольных импульсов длительностью в диапазоне от 50 нс до 500 нс и частотой следования от 200 Гц до 50 кГц, чувствительный элемент в виде волоконно-оптического кабеля, узел ввода оптического излучения в чувствительный элемент и вывода рассеянного излучения, фотоприемник, предназначенный для преобразования рассеянного оптического излучения в электрический сигнал, и узел обработки сигнала с процессором, при этом непрерывный полупроводниковый лазер снабжен брэгговским селективным отражателем с возможностью сужения полосы непрерывного излучения лазера до уровня менее 100 кГц, а оптический модулятор выполнен в виде акустооптического модулятора на бегущей акустической волне с возможностью формирования периодической последовательности прямоугольных импульсов с коэффициентом гашения К≥10×lg(T×f), где Т - длительность импульса, f - частота следования.

Изобретение относится к распределенным волоконно-оптическим устройствам обнаружения звуковых волн. Заявленное распределенное волоконно-оптическое устройство обнаружения звуковых волн включает блок излучения оптических импульсов, вызывающий падение оптического импульса на оптическое волокно, и блок приема света рэлеевского рассеяния, принимающий рэлеевское рассеяние света, полученное внутри оптического волокна. Блок излучения оптических импульсов выдает оптический импульс, модулированный кодовой последовательностью, которая имеет заданную длину, основанную на размере длины оптического волокна, и посредством которой оптический импульс разделяется на множество элементов заданной ширины. Техническим результатом является повышение чувствительности и точности обнаружения звуковой волны. 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительным системам и может применяться для вибромониторинга протяженных, площадных или объемных объектов. Оптическое волокно размещают в механической связи с контролируемым объектом и генерируют оптические импульсы длительностью T. Осуществляют фотоприем рассеянного в обратном направлении оптического излучения и разделяют сигналы фототока по виртуальным каналам дальности. Определяют значения амплитуды сигналов фототока и осуществляют их коррекцию с учетом выявленного уровня шума. Устройство, реализующее способ, содержит оптическое волокно, импульсный источник лазерного излучения, ответвитель или циркулятор с оптическим волокном. Блок оценки уровня шума в каждом из сигналов и последующей коррекции амплитуды выполнен в виде подключенного к ответвителю или циркулятору фотоприемника, связанного с вычислителем через аналого-цифровой преобразователь сигнала фототока. Технический результат - повышение достоверности результатов мониторинга путем выравнивания чувствительности по виртуальным каналам дальности, что выражается в снижении вероятности ложных срабатываний при обнаружении вибрационных воздействий и/или повышении вероятности правильного обнаружения таких воздействий. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ создания нормированного натяжения волоконного световода в корпусе геофона относится к области производства подводных сейсмических датчиков, используемых для контроля и измерения параметров сейсмических и гидрологических процессов, протекающих в морях и океанах. Способ основан на том, что устанавливают стойку и примыкающую к ней наклонную поверхность, устанавливают угол наклона наклонной поверхности, соответствующий нормированному значению натяжения волоконного световода, закрепляют чувствительный участок волоконного световода на конце первой опоры, установленной в корпусе геофона, размещают геофон на наклонной поверхности таким образом, чтобы корпус был наклонен первой опорой вниз, закрепляют верхнюю часть волоконного световода на стойке, размещают чувствительный участок волоконного световода на конце второй опоры, установленной в корпусе геофона, а требуемое нормированное натяжение волоконного световода создают под действием веса корпуса геофона, после чего фиксируют его путем закрепления чувствительного участка волоконного световода на конце второй опоры геофона. Техническим результатом является повышение точности и стабильности при создании нормированного натяжения волоконного световода в корпусе геофонов. 2 з.п. ф-лы, 1 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.
Наверх