Волоконно-оптическое устройство большой протяженности с источником малой мощности для регистрации вибрационных воздействий

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.

 

Область техники

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.

Уровень техники

Метод когерентной рефлектометрии позволяет регистрировать хаотичный по времени сигнал рассеяния (рефлектограмму), который остается при условии стабильности частоты и отсутствии воздействия на чувствительное оптическое волокно неизменным, а при наличии тепловых (деформация волокна под действием нагрева или охлаждения) или механических воздействий (деформация волокна из-за внешнего растяжения/сжатия) изменяется. Электронная обработка получаемого сигнала на данный момент преимущественно развита для выделения механических воздействий на волокно в диапазоне 10 Гц ... 10 кГц, что хорошо согласуется с диапазоном акустических сигналов различной природы, вызывающих вибрацию сенсорного волокна. Эта вибрация возникает при распространении акустических волн в среде (корпус судна, бака, почва и т.д.) от источника вибрации (вибрирующие края трещины, идущий человек) до уложенного сенсорного кабеля. Акустические волны вызывают вибрацию кабеля на своей частоте, что выделяется на фоне хаотичного сигнала при помощи электронной обработки.

Базовые устройство и метод когерентной рефлектометрии детектирования акустических полей были описаны в патенте США US 5194847 (МПК G01H 9/00; G01L 1/24; G01L 11/02; G08B 13/12; G08B 13/186; (IPC 1-7): G08B 13/10; G08B 13/18, опубл. 1993-03-16). Метод подготовки и использования когерентной рефлектометрии включают следующие основные операции: - размещение чувствительного оптического волокна вдоль инспектируемого протяженного объекта; - подача в расположенную вдоль протяженного объекта линию определенной длины импульсов когерентного оптического излучения; - прием сигналов обратного рассеяния и выделение сигнала, показывающего факт внешнего воздействия по возмущениям в указанных сигналах обратного рассеяния.

Базовому методу соответствуют базовые схемы устройств реализации метода, а также и множество производных схем устройств когерентной рефлектометрии.

При прохождении в оптическом волокне когерентного излучения его часть вследствие наличия хаотических много меньших по размеру по сравнению с длиной волны излучения микронеоднородностей в волокне обратно рассеивается. Этот обратно рассеянный сигнал в схеме рефлектометра хаотичен по времени.

Увеличение длины сенсорного участка в устройствах когерентной рефлектометрии осуществляется за счет использования мощного источника излучения (порядка 300 мВт и выше). Однако с увеличением мощности источника излучения в волокне начинают проявляться нелинейные эффекты, которые негативно отражаются на измерительных качествах системы. Известны следующие нелинейные эффекты: вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР), вынужденное рассеяние мандельштамма-бриллюэна (ВРМБ), фазовая самомодуляция (ФСМ) и четырехволновое смешение, в данном случае проявляющееся в виде модуляционной неустойчивости (МН). Пороговым нелинейный эффектом считается модуляционная неустойчивость, для проявления которой требуется наименьшая мощность. Из-за этих нелинейных эффектов при увеличении входной мощности с определенного порогового значения рассеянная мощность перестает увеличиваться.

Таким образом, в целом недостатками устройств когерентной рефлектометрии с мощными источниками излучения (в том числе прототипных устройств из патента США US 5194847) являются: нелинейность выходного сигнала, необходимость использования дорогостоящего мощного источника излучения, а также относительно низкий динамический диапазон системы.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является 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.

Перечень чертежей

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 представлены графики зависимостей предельной дальности сенсорного участка от коэффициента усиления предусилителя для системы, собранной по схеме, в которой достижение максимальной длины опрашиваемого участка осуществляется за счет введения в волокно импульса как можно большей мощности, и для системы, собранной по предлагаемой схеме.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства. Устройство содержит лазер 1 с большой длиной когерентности и малой мощностью, оптический изолятор 2, два разветвителя 3, 16, акустооптический модулятор 4 с драйвером, управляющим открытием (пропусканием излучения) и закрытием (непропусканием излучения) данного модулятора, три оптических циркулятора 6, 10, 12, сенсорный участок 7, предусилитель 8, оптический фильтр 9, три цифровых фотоприемных устройства (ФПУ) 13, 17, 18, вычислительный цифровой блок 14, узкополосный фильтр Фабри-Перо 11 с обратной связью из цифрового блока 14 через блок обратной связи 15, блок отображения результатов инспектирования 19.

Лазер 1 с большой длиной когерентности последовательно соединен с оптическим изолятором 2. Сразу после изолятора 2 (изолятор предназначен для защиты источника излучения) излучение поступает на разветвитель 3, после которого большая часть излучения поступает на акустооптический модулятор 4, который управляется драйвером 5 и осуществляет модуляцию непрерывного излучения в импульсное, а меньшая часть - к разветвителю 16, после которого одна его часть поступает сразу на ФПУ 17, а другая - последовательно пройдя циркулятор 12, узкополосный фильтр Фабри-Перо 11 и циркулятор 10, поступает на ФПУ 18. Выбор разветвителей с различными коэффициентами деления обусловлен различными требованиями к мощностям сигналов в различных частях схемы. Основная часть мощности через разветвитель 3 поступает в измерительный канал, из которого извлекается слабый сигнал рассеяния. Для калибровочного канала, в котором потери пренебрежимо малы, достаточно небольшой части исходной мощности. В калибровочном канале необходимо деление излучения на две части для подачи на два различных приемника - для этого деления используется разветвитель 16. После акусто-оптического модулятора 4 импульсное излучение через циркулятор 6 поступает в сенсорное оптоволокно 7, расположенное вдоль инспектируемого объекта. Обратно-рассеянное от неоднородностей в сенсорном оптоволокне 7 излучение проходит циркулятор 6 и попадает на предусилитель 8. После предусилителя 8 возрастают как полезный сигнал, так и шумы. Для уменьшения нежелательных спонтанных шумов используется оптический фильтр 9, усиленный обратнорассеянный сигнал,на который поступает после предусилителя 8. Затем усиленное и отфильтрованное обратно-рассеянное излучение, предварительно пройдя циркулятор 10, попадает на узкополосный фильтр Фабри-Перо 11, который служит для более узкой фильтрации излучения. Его применение дополняет применение оптического фильтра, так как фильтр Фабри-Перо имеет гребенчатую структуру. Пройдя узкополосный фильтр Фабри-Перо 11, излучение последовательно проходит циркулятор 12 и затем регистрируется на цифровом ФПУ 13. Узкополосный фильтр Фабри-Перо 11 имеет и другое назначение - компенсация дрейфа длины волны излучения лазера. Когда длина волны излучения лазера начинает изменяться (например, из-за температурного дрейфа), через фильтр проходит меньше излучения, что регистрируется на цифровом ФПУ 18 как резкое (в 1,5 и более раз) уменьшение интенсивности. Согласно алгоритму компенсации изменения длины волны возможен математический учет дрейфа длины волны источника в цифровом вычислительном блоке 14. Расчеты и математические преобразования осуществляются в вычислительном блоке 14, на который приходят сигналы со всех трех цифровых ФПУ:

а) неискаженная ничем часть сигнала напрямую с источника излучения 1 через разветвители 3,16 до ФПУ 17;

б) другая часть исходного непрерывного излучения, прошедшая через разветвители 3, 16, циркулятор 12, фильтр Фабри-Перо 11 и циркулятор 10 до ФПУ 18;

в) регистрируемое обратно-рассеянное излучение от сенсорного оптоволокна 7 через циркулятор 6, предусилитель 8, оптический фильтр 9, циркулятор 10, фильтр Фабри-Перо 11, циркулятор 12 до ФПУ 13.

Вычислительный блок 14 связан с блоком обратной связи 15, служащим для подстройки узкополосного фильтра Фабри-Перо 11 во избежание полного ухода полезного сигнала, а также для определения действительной длины волны излучения лазера с учетом температурного дрейфа. Алгоритм компенсации длины волны основан на следующем. Мощность части исходного сигнала, регистрируемого ФПУ 17, соотносится с мощностью части исходного импульса, прошедшей фильтр Фабри-Перо 11, регистрируемой ФПУ 18. Увеличение этого соотношения говорит о том, что часть излучения не пропускается фильтром Фабри-Перо 11, то есть изменилась его длина волны, которая теперь попадает на края спектра пропускания фильтра 11. В этом случае происходит подстройка спектра пропускания фильтра 11 под изменившуюся длину волны лазера.

В сенсорный участок 7 поступает импульсное маломощное оптическое излучение, что приводит к отсутствию нежелательных нелинейных эффектов, что обеспечивает лучшее сохранение формы импульса сигнала в оптоволокне и меньшее его искажение. Также использование маломощного (порядка десятка мВт, что значительно меньше обычных мощностей в сотни мВт источников излучений аналогичных когерентных рефлектометров) излучения позволяет не использовать бустер (усилитель сильного сигнала, стоящий в измерительном канале), что уменьшает стоимость изделия в целом. Обратно-рассеянное излучение поступает на предусилитель 8 (усилитель слабого сигнала, стоящий на выходе сенсорного участка перед приемником излучения - ФПУ), предназначенный для повышения уровня полезного сигнала выше уровня шумов ФПУ. Усиленный сигнал после предусилителя 8 проходит оптический фильтр 9, что приводит к уменьшению шумов и спонтан-спонтанного излучения. Далее сигнал поступает на узкополосный фильтр Фабри-Перо 11, выполняющий более тонкую фильтрацию, и лишь затем сигнал попадает через циркулятор 12 на ФПУ 13. Другой задачей фильтра Фабри-Перо 11 является компенсация дрейфа длины волны лазера. Когда изменяется длина волны излучения, она может выйти за пределы частотного диапазона пропускания узкополосного фильтра Фабри-Перо 11, что почувствует ФПУ 18 - сигнал на нем начнет резко падать. Для компенсации этого дрейфа и подстройки фильтра Фабри-Перо 11 используется вычислительное устройство 14, обрабатывающее данные со всех ФПУ и связанное с блоком обратной связи 15, который подстраивает узкополосный фильтр Фабри-Перо 11, компенсирующий дрейф длины волны источника.

Эффект повышения динамического диапазона и соответствующего увеличения длины сенсорного участка достигается благодаря следующим факторам:

1) использование маломощного источника излучения приводит к отсутствию нежелательных нелинейных эффектов;

2) фильтрация обратнорассеянного сигнала с помощью перестраиваемого (регулируемого) узкополосного фильтра Фабри-Перо.

Эффект увеличения динамического диапазона достигается благодаря использованию регулируемого в реальном времени узкополосного фильтра с обратной связью на основе интерферометра Фабри-Перо, за счет которого уменьшаются спонтанные шумы, пришедшие из предусилителя 8. Это видно из формулы для расчета соотношения сигнал-шум:

где - СКО шумов приемника, - СКО шума биения сигнала со спонтанным излучением в оптическом предусилителе, - СКО шума биения спонтанного излучения со спонтанным в предусилителе, которое описывается формулой:

где NF - шум-фактор предусилителя, h - постоянная Планка, ν - оптическая частота излучения, S - чувствительность приемника, G - коэффициент усиления предусилителя, Δf - полоса частот приемника, Δν - ширина полосы оптического предусилителя. Данная формула для расчета соотношения сигнал-шум справедлива для приемника 13.

Например, максимальная длина сенсорного участка 83 км соответствует системе с используемыми на практике величинами параметров: G=3000, NF=6, S≈1 А/Вт, Δf=2,5 МГц, Δν=10 МГц при ν=193,4 ТГц для случая предельно минимального допустимого значения отношения сигнал-шум SNR=1 и при значениях

Таким образом, сокращая полосу оптических частот за счет использования узкополосного гребенчатого фильтра Фабри-Перо, мы уменьшаем нежелательное спонтанное излучение, тем самым повышая полезное отношение сигнал-шум на ФПУ. Для реализации данного преимущества увеличен коэффициент усиления предусилителя, что легкореализуемо при современном уровне развития техники. На фиг. 2 представлены графики зависимостей предельной максимальной длины сенсорного участка (при достижении отношения сигнал-шум SNR=1) от коэффициента усиления предусилителя для системы, собранной по схеме, в которой достижение максимальной длины опрашиваемого участка осуществляется за счет введения в волокно импульса как можно большей мощности (график А), и для системы, собранной по предлагаемой схеме (график Б). Видно, что при росте коэффициента усиления предусилителя увеличение предельной длины сенсорного участка происходит только в системе, собранной по предлагаемой новой схеме (график Б).

В результате предложенное техническое решение решает задачу по повышению динамического диапазона полезного сигнала измерений вибраций акустического частотного диапазона и соответствующего увеличения длины сенсорного оптоволоконного участка вдоль инспектируемого объекта.

Волоконно-оптическое устройство большой протяженности с источником излучения малой мощности для регистрации вибрационных воздействий акустического частотного диапазона, включающий в себя первую последовательную цепочку измерительного канала из узкополосного когерентного источника лазерного излучения с большой длиной когерентности 1 малой мощности, оптического изолятора 2, разветвителя 3, управляемого драйвером акусто-оптического 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 соединен с блоком отображения 19.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

Изобретение относится к метрологии, а, именно к виброметрии. Датчик содержит чувствительный оптический кабель, оптический интерфейс, когерентный фазочувствительный оптический рефлектометр.

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 области геофизики и может быть использовано для определения местоположения источника звука. Предлагаются способ и система, в которых акустические сигналы, принятые акустическими датчиками, содержащими оптоволоконный датчик, обрабатываются с целью определения положения источника или источников акустических сигналов. Способ и система способны одновременно определять положения нескольких источников звука посредством измерения соответствующих нескольких акустических сигналов. Далее, может быть определена интенсивность акустического сигнала или сигналов. Положение источника звука может быть нанесено на карту зоны мониторинга или использовано для подачи сигнала тревоги, если воспринимается как соответствующее угрозе или вторжению. Альтернативно, способ и система могут быть использованы для мониторинга процесса гидравлического разрыва. Заявленные способ и система предполагают два возможных варианта обработки полученных данных. Согласно первому варианту обработка принятых акустических сигналов содержит оценку нескольких функций стоимости путем взаимной корреляции принятых сигналов. По второму варианту обработка принятых акустических сигналов содержит разделение принятых акустических сигналов на их частотные компоненты. Технический результат - повышение точности и достоверности определения источника звука. 8 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, устройствам исследований и может быть использовано для контроля характеристик преобразователей, применяющихся при мониторинге различных технических объектов. Устройство содержит излучающий элемент, монолитный блок, лазер, фотоприемное устройство, генератор, регистрирующее устройство и калибруемый сейсмоакустический преобразователь. В монолитном блоке выполнено отверстие. Калибруемый сейсмоакустический преобразователь установлен на монолитном блоке центром своей рабочей поверхности на отверстие. На центре рабочей поверхности калибруемого сейсмоакустического преобразователя закреплено зеркало. Излучающий элемент используется с отверстием и закреплен снизу монолитного блока. Отверстия монолитного блока и излучающего элемента установлены концентрично. Приемный модуль расположен в отверстии, не касаясь зеркала, а его выход соединен с помощью оптического волокна с оптическим разветвителем, фотоприемным устройством, лазером. Регистрирующие устройства подсоединены к выходу калибруемого сейсмоакустического преобразователя и фотоприемного устройства. Обеспечивается повышение достоверности и упрощение устройства. 1 ил.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для калибровки характеристик сейсмоакустических преобразователей. Используют монолитный блок с двумя отверстиями малого диаметра симметрично от центра на диагонали. Устанавливают два - эталонный и калибруемый - сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок центрами рабочих поверхностей на отверстия. Контролируют акустический контакт эталонного и калибруемого преобразователей с монолитным блоком. Определяют непосредственно смещение рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционными измерителями линейных перемещений. В качестве измерителей линейных перемещений используют многолучевые оптические интерферометры, которые развязаны с монолитным блоком, источником излучения, установленным на монолитном блоке. Возбуждают колебания так, чтобы смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей были одинаковы в один и тот же заданный момент времени. Затем измеряют электрические сигналы с выходов эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку. Обеспечивается повышение достоверности калибровки сейсмоакустических преобразователей. 1 ил.

Изобретение относится к метрологии, а именно к виброметрии. Способ измерения вибраций предполагает нанесение светоотражающих меток, регистрацию точек контроля с вибрационным размытием, получение бинарных изображений в виде матрицы связанных элементов. При отсутствии вибраций определяют координаты центров тяжести меток и их радиусы. Затем из матрицы связанных элементов выделяются граничные элементы следов и записываются их координаты, на основании которых рассчитываются расстояния от границ следов до их центров тяжести. Минимальное расстояние соответствует половине ширины следов, максимальное расстояние соответствует половине длины следов, а прямые, проходящие через центры тяжести и максимально удаленные от центров тяжести граничные элементы следов, определяют их угловые положения. Рассчитывается также половина максимальной ширины следов, проекции векторов амплитуды виброперемещения меток на направление, перпендикулярное плоскости изображения, пропорциональные разнице между максимальным значением половины ширины следов и радиусом меток, проекции векторов амплитуды виброперемещения меток на плоскость изображения, пропорциональные разнице между половиной длины следов меток и половиной корректирующей ширины следов. Технический результат - упрощение процедуры измерений, повышение точности контроля.

Изобретения относятся к области акустических измерений и касаются акустооптического кабеля. Кабель включает в себя несколько секций волоконно-оптических акустооптических сенсоров. Сенсоры включают в себя оптико-электронный модуль, оптически соединенный с расположенным внутри полимерной основы чувствительным элементом, оптическую линию связи, модуль линии электропитания и модуль силовых элементов. Модули размещаются продольно во внутреннем пространстве волоконно-оптического кабеля, в котором удалено временное заполнение. Чувствительные элементы представляют собой оптическое волокно с решетками Брэгга и выполнены из двулучепреломляющих оптических волокон. Чувствительные элементы покрыты защитной оболочкой с коэффициентом Пуассона более 0.35. Технический результат заключается в повышении чувствительности и уменьшении диаметра кабеля. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Раскрыты способ и устройство для определения саморасцепа железнодорожного состава, когда один или более железнодорожных вагонов/пассажирских вагонов (401) случайно расцепляются от остальной части железнодорожного состава. Способ заключает в себе выполнение распределенного акустического считывания на оптическом волокне (104a, 104b), развернутом вдоль длины железной дороги, чтобы предоставлять множество продольных акустических считывающих частей вдоль железной дороги (201). Акустический отклик анализируется, чтобы определять сигнатуру, указывающую саморасцеп железнодорожного состава. Для этого осуществляют определение акустических событий (302, 303), связанных с различными частями железнодорожного состава, и определение, когда разделение между двумя событиями превышает пороговую величину. Повышается достоверность определения саморасцепа. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области метрологии и может быть использовано для измерения параметров трубопроводов, в частности определения собственных частот колебаний трубопровода при пинг-тесте. Устройство содержит закрепляемый на трубопроводе держатель, на котором установлен датчик, при этом держатель выполнен в виде зажима из цельной ленты пружинной стали, а зажим имеет форму, обеспечивающую захват трубопровода, по меньшей мере, по трем точкам, разнесенным в окружном направлении относительно друг друга. Датчик установлен с противоположенной стороны цельной ленты от любой из упомянутых точек касания с трубопроводом. При этом датчик установлен на площадке, закрепленной на поверхности цельной ленты. Датчик устанавливается на опорную площадку при помощи соединения, обеспечивающего максимальную жесткость и минимальный прирост массы. В случае винтового соединения допускается использование винтовой ножки и резьбового отверстия. Технический результат – повышение качества сигнала. 3 ил.

Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата содержит измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, измерительные каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа, блок хранения и анализа информации, соединенные определенным образом. Обеспечивается увеличение контролируемой площади конструкции, повышение точности и достоверности контроля состояния конструкции. 1 ил.

Автоколлимационный способ контроля ошибки стабилизации оптических стабилизаторов относится к области контроля параметров стабилизации и вибрации и может быть использован для проверки ошибки стабилизации и виброустойчивости стабилизаторов оптических систем прицельно-наводящих комплексов летательных аппаратов. Автоколлимационный способ контроля ошибки стабилизатора оптических стабилизаторов заключается в том, что на стенд устанавливают контролируемое изделие и технологическое зеркало, отдельно устанавливают цифровой лазерный скоростной автоколлиматор. Причем контролируемое изделие устанавливают с возможностью поворота относительно стенда и жестко закрепляют на стенде технологическое зеркало, при этом обеспечивают оптическую связь цифрового лазерного скоростного автоколлиматора, контролируемого изделия и технологического зеркала, производят юстировку системы, производят движение стенда по заданной программе, при этом стенд совершает колебательные движения, при этом стенд совершает колебательные движения, по крайней мере, в одной плоскости. Кроме того, стабилизатор компенсирует движения стенда, на наблюдательном приборе наблюдают смещение изображения автоколлимационной марки цифрового лазерного скоростного автоколлиматора, снимают координаты смещения в угловой мере, стенд совершает сложные колебательные движения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Далее через заданные равные промежутки времени снимают координаты смещения автоколлимационной марки по одной из перпендикулярных составляющих перекрестия наблюдательного прибора, по полученным данным строят график временной характеристики колебаний стабилизатора, рассчитывают частоту колебаний для каждой точки смещения автоколлимационной марки, вычисляют амплитудные значения амплитудно-частотной характеристики для каждого значения частоты в частотно временном спектре, строят график амплитудно-частотной характеристики, съем данных, построение графиков и АЧХ для другой перпендикулярной составляющей перекрестия наблюдательного прибора выполняются аналогично. Технический результат – повышение точности, объективности и надежности контроля параметров стабилизации и вибрации системы. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Волоконно-оптический датчик виброакустических сигналов на внутрисветоводном эффекте Доплера содержит источник излучения, чувствительный элемент и разветвитель, первую и вторую дифракционные решетки Брэгга и фотоприемник. Источник излучения имеет ширину спектра, превышающую ширину спектра отражения первой решетки Брэгга. По первому варианту первая и вторая решетки Брэгга выполнены со спектральным сдвигом резонансных частот друг относительно друга. По второму варианту первая и вторая решетки Брэгга имеют идентичные параметры по ширине полосы отражения и по резонансной частоте отражения. Причём одна из решеток Брэгга выполнена с возможностью изменения резонансной частоты отражения. Технический результат - упрощение конструкции, повышение температурной стабильности датчика, увеличение отношения сигнал/шум. 2 н.п. ф-лы, 5 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 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 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 соединен с блоком отображения 19. 2 ил.

Наверх