RU2066466C1 - Method for measuring characteristics of physical fields - Google Patents

Method for measuring characteristics of physical fields Download PDF

Info

Publication number
RU2066466C1
RU2066466C1 RU94005197A RU94005197A RU2066466C1 RU 2066466 C1 RU2066466 C1 RU 2066466C1 RU 94005197 A RU94005197 A RU 94005197A RU 94005197 A RU94005197 A RU 94005197A RU 2066466 C1 RU2066466 C1 RU 2066466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring
detectors
main
parameters
optical fibers
Prior art date
Application number
RU94005197A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94005197A (en
Inventor
Ю.Н. Кульчин
О.Б. Витрик
Ю.С. Петров
О.В. Кириченко
Original Assignee
Дальневосточный государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дальневосточный государственный технический университет filed Critical Дальневосточный государственный технический университет
Priority to RU94005197A priority Critical patent/RU2066466C1/en
Publication of RU94005197A publication Critical patent/RU94005197A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2066466C1 publication Critical patent/RU2066466C1/en

Links

Abstract

FIELD: instruments. SUBSTANCE: method involves arranging main measuring network. This is achieved by placing two groups of spaced detectors 1 in measuring area. Each group of detectors contain parallel rows of detectors. Length of detectors are greater than linear distance between detectors along line. Detectors in second group are arranged so that their lines intersect lines of first group, preferably at right angle. Then, additional detectors are located along each detector (light guide) of main measuring network. Each additional detector is designed as zigzag shaped line which has equal small-size pieces which are located at angle of 45 degrees with respect to corresponding main detector. Laser output 5 is connected to each detector 1 through optical splitter 6 and optical plugs 2. Second ends of detectors 1 are connected to corresponding inputs of input elements of data processing unit 7 through optical plugs 3. Data processing unit is connected to computer which provides signal processing using tomography methods. EFFECT: measurements of characteristics of arbitrary physical fields including seismic, magnetic and heat ones. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам измерения параметров физических полей, предпочтительно динамических, по характеру, например, сейсмических, магнитных, тепловых и т.п. The invention relates to methods for measuring parameters of physical fields, preferably dynamic, in nature, for example, seismic, magnetic, thermal, etc.

Известен способ измерения параметров физического поля, включающий использование систем передачи информации с асинхронным циклическим опросом, позволяющим при сравнительно простой конструкции обеспечить достаточно высокую информационную гибкость системы [1]
Известен способ измерения параметров физического поля, включающий формирование дискретной измерительной сети из элементов чувствительных к измеряемому параметру и фиксацию измеряемых параметров в пределах апертуры измерительной сети [2]
Недостаток этих технических решений в сложности организации большого числа независимых и помехозащищенных каналов передачи информации между дискретной системой элементов, чувствительных к измеряемому параметру, и устройствами обработки информации (высока трудоемкость и материалоемкость измерительной сети).
A known method of measuring the parameters of a physical field, including the use of information transfer systems with asynchronous cyclic polling, allows for a relatively simple design to provide a sufficiently high information flexibility of the system [1]
A known method of measuring the parameters of a physical field, including the formation of a discrete measuring network of elements sensitive to the measured parameter and fixing the measured parameters within the aperture of the measuring network [2]
The disadvantage of these technical solutions is the difficulty in organizing a large number of independent and noise-protected channels for transmitting information between a discrete system of elements sensitive to the measured parameter and information processing devices (high complexity and material consumption of the measuring network).

Известен также способ измерения параметров физических полей, включающий пропускание через контролируемую зону зондирующих сигналов, которые затем подвергают обработке, включающей томографическое восстановление распределения параметров физического поля в пределах контролируемой зоны [3]
Основной недостаток такого технического решения в невозможности измерения параметров векторных физических полей. Кроме того, сама по себе последовательность измерений, предусматривающая последовательное зондирование контролируемой зоны из разных точек по ее периметру, не отвечает требованиям измерения динамических по характеру процессов, поскольку приводит к существенному уменьшению размеров контролируемой зоны или к существенному повышению материалоемкости и усложнению измерительных сетей аппаратурного комплекса, потребного для реализации способа, особенно при увеличении размеров контролируемой зоны.
There is also a method of measuring the parameters of physical fields, including passing through a controlled area probing signals, which are then subjected to processing, including tomographic restoration of the distribution of physical field parameters within the controlled area [3]
The main disadvantage of this technical solution is the impossibility of measuring the parameters of vector physical fields. In addition, the measurement sequence itself, which provides for the sequential sounding of the controlled zone from different points along its perimeter, does not meet the requirements for measuring processes that are dynamic in nature, since it leads to a significant reduction in the size of the controlled zone or to a significant increase in the material consumption and complexity of the measurement networks of the hardware complex, required to implement the method, especially when increasing the size of the controlled area.

Задача, решаемая изобретением, выражается в обеспечении возможности измерения параметров векторных физических полей. The problem solved by the invention is expressed in providing the ability to measure the parameters of vector physical fields.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности измерения параметров векторных физических полей, в увеличении размеров измерительных зон, уменьшении материалоемкости измерительной сети и трудоемкости и продолжительности ее развертывания-свертывания при обеспечении возможности контроля динамичных процессов. Кроме того, обеспечивается возможность формирования измерительной сети внутри контролируемого объекта (например, гидротехнического сооружения) в процессе его монтажа (например, размещая сеть на каком-либо уровне с последующим замоноличиванием). The technical result achieved in solving the problem is expressed in providing the ability to measure the parameters of vector physical fields, in increasing the size of the measuring zones, reducing the material consumption of the measuring network and the complexity and duration of its deployment-coagulation while providing the ability to control dynamic processes. In addition, it is possible to form a measuring network inside the controlled object (for example, a hydraulic structure) during its installation (for example, by placing the network at some level with subsequent monoling).

Для решения поставленной задачи способ измерения параметров физических полей, включающий пропускание через контролируемую зону зондирующих сигналов, которые затем подвергают обработке, включающей томографическое восстановление распределения параметров физического поля в пределах контролируемой зоны, отличается тем, что зондирующие сигналы пропускают через измерительные каналы, которые предварительно формируют в контролируемой зоне, при этом в качестве измерительных каналов используют волоконные световоды, а в качестве зондирующих сигналов используют когерентное световое излучение, при этом из световодов формируют основную и дополнительную измерительные сети, для чего световоды основной измерительной сети размещают по меньшей мере по двум направлениям, предпочтительно таким образом, чтобы каждый световод одного направления пересекал все световоды другого направления, кроме того, в плоскости основной измерительной сети вдоль каждого из световодов основной измерительной сети на расстоянии от них, меньшем расстояния, на котором изменяются параметры исследуемого поля, размещают дополнительные световоды, предпочтительно по ломаной линии, составленной из равных отрезков, каждый из которых расположен под углом к основному световоду, при этом одновременно фиксируют изменения параметров светового излучения, одновременно пропускаемого по всем световодам основной и дополнительной измерительных сетей. Кроме того, участки дополнительного световода размещают под одинаковыми углами к основному, предпочтительно равными 45o.To solve this problem, the method of measuring the parameters of physical fields, including passing through the controlled zone probing signals, which are then subjected to processing, including tomographic reconstruction of the distribution of the parameters of the physical field within the controlled zone, characterized in that the probing signals are passed through the measuring channels, which are pre-formed in controlled zone, while fiber optic fibers are used as measuring channels, and as probing their signals use coherent light radiation, while the main and additional measuring networks are formed from the optical fibers, for which the optical fibers of the main measuring network are placed in at least two directions, preferably so that each optical fiber of one direction crosses all optical fibers of the other direction, in addition, in the plane of the main measuring network along each of the optical fibers of the main measuring network at a distance from them less than the distance at which the parameters change of the second field, additional optical fibers are placed, preferably along a broken line composed of equal segments, each of which is located at an angle to the main optical fiber, while simultaneously recording changes in the parameters of the light radiation transmitted simultaneously through all the optical fibers of the main and additional measuring networks. In addition, sections of the additional fiber are placed at the same angles to the main, preferably equal to 45 o .

Cопоставительный анализ с известными аналогами и прототипом показывает, что заявленный способ соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with known analogues and prototype shows that the claimed method meets the criterion of "novelty."

Приведенные в отличительной части формулы изобретения признаки решают следующие функциональные задачи. Given in the characterizing part of the claims, the features solve the following functional tasks.

Признак ". зондирующие сигналы пропускают через измерительные каналы, которые предварительно формируют в контролируемой зоне." обеспечивает возможность формирования измерительной сети внутри инженерных объектов из материала, непроницаемого для зондирующих импульсов. Кроме того, создаются условия для обеспечения высокой помехозащищенности линий связи. The sign ". Sounding signals are passed through the measuring channels, which are pre-formed in the controlled area." provides the possibility of forming a measuring network inside engineering objects from a material impermeable to probing pulses. In addition, conditions are created to ensure high noise immunity of communication lines.

Признаки ".в качестве измерительных каналов используют волоконные световоды, а в качестве зондирующих сигналов используют когерентное излучение." обеспечивают высокую помехозащищенность и создают предпосылки для использования томографических методов обработки измерительных сигналов, что в свою очередь позволяет упростить измерительную сеть. Signs ". Fiber optic fibers are used as measuring channels, and coherent radiation is used as probing signals." provide high noise immunity and create the prerequisites for the use of tomographic methods for processing measuring signals, which in turn allows us to simplify the measuring network.

Признаки ".из световодов формируют измерительные сети, для чего световоды основной измерительной сети размещают по меньшей мере по двум направлениям, предпочтительно таким образом, чтобы каждый световод одного направления пересекал все световоды другого направления." обеспечивают возможность "привязки" измерительных данных о параметрах физического поля по площади контролируемой зоны. Signs ". From the optical fibers form the measuring network, for which the fibers of the main measuring network are arranged in at least two directions, preferably so that each optical fiber of one direction intersects all the optical fibers of the other direction." provide the ability to "bind" the measurement data on the parameters of the physical field over the area of the controlled zone.

Признаки ".в плоскости основной измерительной сети вдоль каждого из световодов основной измерительной сети на расстоянии от них, меньшем расстояния на котором изменяются параметры исследуемого поля, размещают дополнительные световоды, предпочтительно по ломаной линии, составленной из равных отрезков, каждый из которых расположен под углом к основному световоду." обеспечивают в совокупности с предыдущим признаком возможность измерения векторных физических полей. Signs ". In the plane of the main measuring network along each of the fibers of the main measuring network at a distance from them, less than the distance at which the parameters of the studied field are changed, additional optical fibers are placed, preferably along a broken line made up of equal segments, each of which is located at an angle to the main fiber. " in conjunction with the previous sign, the ability to measure vector physical fields.

Признак ". одновременно фиксируют изменения параметров светового излучения, одновременно пропускаемого по каждому из измерительных каналов." обеспечивает работу измерительной сети в динамическом режиме. The sign ". Simultaneously record changes in the parameters of light radiation simultaneously transmitted through each of the measuring channels." provides the measuring network in dynamic mode.

Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают упрощение обработки зафиксированных измерительных сигналов в процессе восстановления пространственного распределения физических полей. The features of the second claim provide a simplification of the processing of recorded measuring signals in the process of restoring the spatial distribution of physical fields.

Основные физические принципы, лежащие в основе предлагаемого способа: особенность применения волоконных световодов для сбора интегральной информации состоит в том, что последние способны направлять оптическое излучение по сложной, наперед заданной траектории. В том числе возможно ввести в схему сбора интегральной информации новую измерительную линию (ИЛ), которая бы направляла излучение по траектории, проходящей вблизи исходного контура -L(p,Φ), но которая бы не являлась прямой линией. Тогда сигнал, снимаемый с такой измерительной линии, будет нести новую информацию о распределении параметров исследуемого поля для заданных значений координат р и у. Например возможно уложить новую ИЛ по контуру L1, представляющему пилообразную последовательность отрезков малой протяженности, каждый из которых образует угол 45o или 90o с направлением L (см.чертеж). Сигнал на выходе такой ИЛ будет равен

Figure 00000002

где
Figure 00000003
(x,y) проекция вектора Р на направление L1 в точке (x,y).The basic physical principles underlying the proposed method: the peculiarity of the use of fiber optical fibers for collecting integrated information is that the latter are able to direct optical radiation along a complex, predetermined path. In particular, it is possible to introduce a new measuring line (IL) into the integrated information collection circuit, which would direct the radiation along a path passing near the initial contour -L (p, Φ), but which would not be a straight line. Then the signal taken from such a measuring line will carry new information about the distribution of the parameters of the studied field for the given values of the coordinates p and y. For example, it is possible to lay a new IL along the contour L 1 , representing a sawtooth sequence of segments of short length, each of which forms an angle of 45 o or 90 o with the direction L (see drawing). The signal at the output of such an IL will be equal to
Figure 00000002

Where
Figure 00000003
(x, y) the projection of the vector P on the direction L 1 at the point (x, y).

Если максимальная отстройка контура L1 от L (δ на чертеже) не превышает расстояния, на котором происходит изменение параметров исследуемого поля, то после преобразований получаем, что сигнал на выходе новой измерительной линии L1 оказывается равным

Figure 00000004

В результате получаем следующие выражения для декартовых компонентов вектора Р
Px(x,y) R-1[(1/c)•A(p,Φ)]
Py(x,y) R-1[(1/c)•B(p,v)]
где величины А и В могут быть получены в виде:
A [UL•a21 -
Figure 00000005
•a11]/[a12•a21 a22•a11]
B [UL•a22 -
Figure 00000006
•a12]/[a12•a21 а22 •a11]
Figure 00000007

R-1 обозначение обратного преобразования Радона.If the maximum detuning of the circuit L 1 from L (δ in the drawing) does not exceed the distance at which the parameters of the studied field change, then after the transformations we obtain that the signal at the output of the new measuring line L 1 is equal
Figure 00000004

As a result, we obtain the following expressions for the Cartesian components of the vector P
P x (x, y) R -1 [(1 / c) • A (p, Φ)]
P y (x, y) R -1 [(1 / c) • B (p, v)]
where the values of A and B can be obtained in the form:
A [U L • a 21 -
Figure 00000005
• a 11 ] / [a 12 • a 21 a 22 • a 11 ]
B [U L • a 22 -
Figure 00000006
• a 12 ] / [a 12 • a 21 a 22 • a 11 ]
Figure 00000007

R -1 designation of the inverse Radon transform.

Как видно, при введении в томографическую схему дополнительных измерительных каналов, проложенных через объект по определенным образом выбранным траекториям, оказывается возможным восстановление пространственного распределения параметров исследуемого векторного поля, в частности, распределения механического напряжения в сечении объектов. As can be seen, when introducing additional measuring channels into the tomographic circuit through the object along selected paths in a certain way, it becomes possible to restore the spatial distribution of the parameters of the investigated vector field, in particular, the distribution of mechanical stress in the cross section of the objects.

На чертеже показана схема устройства используемого для реализации способа. The drawing shows a diagram of the device used to implement the method.

При реализации способа используют следующий комплект аппаратуры: комплект квазираспределенных волоконнооптических датчиков, каждый из которых представляет из себя волоконный световод 1, концы которого снабжены разъемными оптическими соединителями 2 и 3. При этом каждый датчик 1 снабжен узлом подстройки рабочей точки 4. Кроме того, в комплект аппаратуры включены источник когерентного излучения 5, волоконнооптический разветвитель 6 и устройство обработки данных 7. На чертеже дополнительная измерительная сеть показана пунктиром. When implementing the method, the following set of equipment is used: a set of quasi-distributed fiber-optic sensors, each of which is a fiber optical fiber 1, the ends of which are equipped with detachable optical connectors 2 and 3. In addition, each sensor 1 is equipped with an adjustment unit for the operating point 4. In addition, the kit The equipment included a coherent radiation source 5, a fiber optic splitter 6 and a data processing device 7. In the drawing, an additional measuring network is shown by a dotted line.

В качестве световодов основной и дополнительной измерительных сетей использованы стандартные волоконные световоды, конструктивно одинаковые и предпочтительно сплошные. Разъемные оптические соединители 2 и 3 конструктивно аналогичны и представляют из себя стандартные соединители, обычно применяемые для соединения оптического волокна типоразмера, соответствующего использованному в конструкции датчика 1. As the optical fibers of the primary and secondary measuring networks, standard optical fibers are used, which are structurally identical and preferably solid. Detachable optical connectors 2 and 3 are structurally similar and are standard connectors, usually used to connect optical fiber of a standard size corresponding to that used in the design of sensor 1.

При измерении параметров физических полей, не способных существенно влиять на параметры светового сигнала проходящего по световоду (такие, например, как тепловые, магнитные и т.п. ), по длине световода располагают (или формируют) чувствительные элемент 8, которые чувствительны к измеряемому физическому параметру и способны преобразовывать его в воздействие, к которому будет чувствителен световой сигнал (предпочтительно механическое). Так, например, при измерении параметров магнитного поля на участках по длине световода формируют (например, напылением) покрытие из материала, обладающего магнитострикционным эффектом. When measuring the parameters of physical fields that are not able to significantly affect the parameters of the light signal passing through the fiber (such as thermal, magnetic, etc.), sensitive elements 8 are placed along the length of the fiber (or form), which are sensitive to the measured physical parameter and are able to convert it into an effect to which the light signal will be sensitive (preferably mechanical). So, for example, when measuring the parameters of the magnetic field in areas along the length of the fiber, they form (for example, by sputtering) a coating of a material with a magnetostrictive effect.

Узел подстройки рабочей точки 4 выполнен в виде механизма, обеспечивающего контролируемое растяжение одного из участков световода, например, в виде механической пары с одной степенью свободы, ползун и направляющая, которой жестко связаны каждый с одной точкой на световоде. В качестве источника 5 когерентного излучения использован лазер, предпочтительно полупроводниковый. В качестве волоконнооптического разветвителя 6 использовано стандартное устройство, обеспечивающее разделение сигнала лазера 5 на число каналов, соответствующее числу квазираспределенных датчиков 1. The adjustment unit of the operating point 4 is made in the form of a mechanism that provides controlled stretching of one of the sections of the fiber, for example, in the form of a mechanical pair with one degree of freedom, a slider and a guide, which each is rigidly connected to one point on the fiber. A laser, preferably a semiconductor laser, is used as a coherent radiation source 5. As a fiber optic splitter 6, a standard device is used that ensures the separation of the laser 5 signal by the number of channels corresponding to the number of quasi-distributed sensors 1.

Устройство обработки данных 7 содержит входные ячейки, каждая из которых включает последовательно размещенные фотоэлектрический преобразователь 9, выход которого через соответствующий ему запоминающий элемент 10 (управляемый тактовым генератором 11) связан с компьютером 12. Каждый фотоэлектрический преобразователь 9 содержит два фотодиода, установленных на входе преобразователя, при этом выходы фотодиодов подключены на входы дифференциального усилителя, выход которого является выходом преобразователя. В качестве запоминающего элемента использованы стандартные радиоэлектронные устройства, например, на основе микросхем 155 РУ 1. В качестве тактового генератора 11 использовано любое известное устройство, способное обеспечить синхронизацию по времени работы запоминающих элементов. The data processing device 7 contains input cells, each of which includes a sequentially placed photoelectric converter 9, the output of which through its corresponding storage element 10 (controlled by a clock generator 11) is connected to a computer 12. Each photoelectric converter 9 contains two photodiodes installed at the input of the converter, while the outputs of the photodiodes are connected to the inputs of a differential amplifier, the output of which is the output of the converter. As a storage element, standard electronic devices are used, for example, based on microcircuits 155 RU 1. As a clock generator 11, any known device capable of synchronizing the operating time of the storage elements is used.

Устройство обработки данных 7 подключено непосредственно к мини-ЭВМ 12, для чего выводы всех входных ячеек собраны в одну колодку, подключаемую непосредственно на входную колодку компьютера. The data processing device 7 is connected directly to the minicomputer 12, for which the conclusions of all input cells are collected in one block, connected directly to the input block of the computer.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Формируют основную измерительную сеть, для чего в пределах измерительного участка двумя группами размещают распределенные датчики 1. В каждой группе датчики размещают линиями, параллельными друг другу, причем длину датчиков принимают больше линейного размера участка по линии размещения датчика. Датчики второй группы размещают так, чтобы каждый датчик второй группы "пересекал" все датчики первой группы, предпочтительно под прямым углом. Затем вдоль каждого датчика (световода) 1 основной сети в плоскости основной измерительной сети размещают по дополнительному датчику, каждый из которых располагают в виде зигзагообразной линии, состоящей из малых отрезков одинаковой длины, которые размещают под углом ±45o к направлению соответствующего ему основного датчика. Выход лазера 5 через оптический разветвитель 6 и оптические разъемы 2 связывают с каждым распределенным датчиком 1 обеих измерительных сетей. Вторые концы датчиков 1 через оптические разъемы 3 связывают с соответствующими входами входных ячеек устройства обработки данных 7, которое подключают к компьютеру.The main measuring network is formed, for which distributed sensors 1 are placed in two groups within the measuring section. In each group, the sensors are placed in lines parallel to each other, and the length of the sensors is greater than the linear size of the section along the sensor placement line. The sensors of the second group are placed so that each sensor of the second group "intersects" all the sensors of the first group, preferably at right angles. Then along each sensor (fiber) 1 of the main network in the plane of the main measuring network, an additional sensor is placed, each of which is arranged in the form of a zigzag line consisting of small segments of the same length, which are placed at an angle of ± 45 o to the direction of the corresponding main sensor. The output of the laser 5 through the optical splitter 6 and the optical connectors 2 are connected to each distributed sensor 1 of both measuring networks. The second ends of the sensors 1 through the optical connectors 3 are connected with the corresponding inputs of the input cells of the data processing device 7, which is connected to a computer.

Выбор направления осей распределенных датчиков осуществляется с учетом предполагаемого углового распределения в спектре пространственных частот исследуемой функции распределения параметров физического поля в пределах измерительного участка. Число измерительных линий определяет ту часть пространственных частот, о которых будет получена информация, что в конечном счете обуславливает качество восстановления исследуемой функции распределения. The direction of the axes of the distributed sensors is selected taking into account the estimated angular distribution in the spectrum of spatial frequencies of the investigated distribution function of the parameters of the physical field within the measuring section. The number of measuring lines determines that part of the spatial frequencies about which information will be obtained, which ultimately determines the quality of restoration of the studied distribution function.

Далее посредством узла подстройки рабочей точки выводят каждый датчик на линейный участок его рабочей характеристики (соответственно растягивая часть световода, зафиксированную внутри узла подстройки рабочей точки). Further, by means of a node for adjusting the operating point, each sensor is output to a linear portion of its operating characteristic (accordingly, stretching a part of the fiber fixed inside the node for adjusting the operating point).

Перечисленная последовательность операций по подготовке измерительной сети будет повторена при необходимости измерений на новых участках. Вместе с тем при необходимости измерений в искусственно сооружаемых объектах (типа железобетонных конструкций) измерительную сеть формируют как стационарную, замоноличивая ее в соответствующей плоскости внутри объекта. Поэтому в этом случае в процессе измерений будет отсутствовать операция по разворачиванию распределенных датчиков измерительной сети. The listed sequence of operations for the preparation of the measuring network will be repeated if necessary, measurements in new areas. At the same time, if it is necessary to measure artificially constructed objects (such as reinforced concrete structures), the measuring network is formed as a stationary one, monolithic in the corresponding plane inside the object. Therefore, in this case, during the measurement process there will be no operation to deploy the distributed sensors of the measuring network.

Способ рассматривается на примере определения интенсивности колебаний контролируемой поверхности объекта. The method is considered as an example of determining the intensity of vibrations of a controlled surface of an object.

Измерительную сеть разворачивают вышеописанным образом и подключают ее к лазеру и устройству обработки данных (целесообразно обеспечить качественную связь сети в ее узловых точках с измерительной плоскостью, например, подтянув световоды к плоскости шпильками). Включив лазер в работу, одновременно пропускают его излучение через все распределенные датчики сети. Вследствие колебаний измерительной поверхности, с которой связаны датчики, будет иметь место модуляция фазы направляемого по световодам излучения. Поэтому на выходах датчиков будет изменяться распределение интенсивности в интерференционной картине. При этом сигнал на выходе датчика будет пропорционален сумме квадратов амплитуд (сумме интенсивностей) колебаний поверхности в точках фиксации с ней датчиков. Оптические сигналы с выходов датчиков поступают на фотоэлектрический преобразователь, где преобразуются в электрические, а затем фиксируются в запоминающих элементах устройства обработки данных, откуда они одновременно подаются в компьютер, обеспечивающий обработку сигналов с помощью томографических методов. В результате этого получают функцию распределения интенсивности колебаний поверхности исследуемого объекта. The measuring network is deployed in the manner described above and connected to a laser and a data processing device (it is advisable to ensure high-quality communication of the network at its nodal points with the measuring plane, for example, by pulling the optical fibers to the plane with studs). By turning on the laser, they simultaneously transmit radiation through all distributed network sensors. Due to fluctuations in the measuring surface to which the sensors are connected, a phase modulation of the radiation directed along the optical fibers will take place. Therefore, the intensity distribution in the interference pattern will change at the outputs of the sensors. In this case, the signal at the output of the sensor will be proportional to the sum of the squares of the amplitudes (sum of intensities) of the surface vibrations at the fixation points of the sensors with it. Optical signals from the outputs of the sensors are fed to a photoelectric converter, where they are converted into electrical ones, and then recorded in the storage elements of the data processing device, from where they are simultaneously fed to a computer that provides signal processing using tomographic methods. As a result of this, a function of the distribution of the intensity of vibration of the surface of the investigated object is obtained.

Claims (2)

1. Способ измерения параметров физических полей, включающий пропускание через контролируемую зону зондирующих сигналов, которые затем подвергают обработке, включающей томографическое восстановление распределения параметров физического поля в пределах контролируемой зоны, отличающийся тем, что зондирующие сигналы пропускают через измерительные каналы, которые предварительно формируют в контролируемой зоне, при этом в качестве измерительных каналов используют волоконные световоды, а в качестве зондирующих сигналов используют когерентное световое излучение, при этом из световодов формируют основную и дополнительную измерительные сети, для чего световоды основной измерительной сети размещают по меньшей мере по двум направлениям, предпочтительно таким образом, чтобы каждый световод одного направления пересекал все световоды другого направления, кроме того, в плоскости основной измерительной сети вдоль каждого из световодов основной измерительной сети, на расстоянии от них, меньшем расстояния, на котором изменяются параметры исследуемого поля, размещают дополнительные световоды, предпочтительно по ломаной линии, составленной из равных отрезков, каждый из которых расположен под углом к основному световоду, при этом одновременно фиксируют изменения параметров светового излучения, одновременно пропускаемого по всем световодам основной и дополнительной измерительных сетей. 1. A method of measuring the parameters of physical fields, including transmitting through the controlled zone probing signals, which are then subjected to processing, including tomographic restoration of the distribution of the parameters of the physical field within the controlled zone, characterized in that the probing signals are passed through the measuring channels that are previously formed in the controlled zone in this case, optical fibers are used as measuring channels, and a coher is used as probing signals light radiation, the main and additional measuring networks being formed from the optical fibers, for which the fibers of the main measuring network are arranged in at least two directions, preferably so that each optical fiber of one direction intersects all the optical fibers of the other direction, in addition, in the plane of the main measuring network along each of the optical fibers of the main measuring network, at a distance from them less than the distance at which the parameters of the studied field change, place fiber optic fibers, preferably along a broken line made up of equal segments, each of which is located at an angle to the main fiber, while simultaneously recording changes in the parameters of light radiation simultaneously transmitted through all the optical fibers of the main and additional measuring networks. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что участки дополнительного световода размещают под одинаковыми углами к основному, предпочтительно равными 45o.2. The method according to claim 1, characterized in that the sections of the additional fiber are placed at the same angles to the main, preferably equal to 45 o .
RU94005197A 1994-02-14 1994-02-14 Method for measuring characteristics of physical fields RU2066466C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94005197A RU2066466C1 (en) 1994-02-14 1994-02-14 Method for measuring characteristics of physical fields

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94005197A RU2066466C1 (en) 1994-02-14 1994-02-14 Method for measuring characteristics of physical fields

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94005197A RU94005197A (en) 1995-10-20
RU2066466C1 true RU2066466C1 (en) 1996-09-10

Family

ID=20152482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94005197A RU2066466C1 (en) 1994-02-14 1994-02-14 Method for measuring characteristics of physical fields

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2066466C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661397C1 (en) * 2017-06-21 2018-07-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИГ ДВО РАН) Method for predicting the status of the shore

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Обзор системы передачи измерительной информации.- М.: ВНИИПИ, 1984 с. 60. 2. Горная энциклопедия.- М.: Советская энциклопедия, 1989, c.510. 3. Левин Г.Г., Вишняков Г.Н. Оптическая томография.- М.: Радио и связь, 1989, с.8. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661397C1 (en) * 2017-06-21 2018-07-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИГ ДВО РАН) Method for predicting the status of the shore

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105092014B (en) Distribution type fiber-optic acoustic detection device and detection method based on Wave beam forming
US4699513A (en) Distributed sensor and method using coherence multiplexing of fiber-optic interferometric sensors
DE69831405T2 (en) DISTRIBUTED SENSOR SYSTEM
US7081959B2 (en) Method and apparatus for providing polarization insensitive signal processing for interferometric sensors
CN109282839A (en) Distributed optical fiber sensing system and method based on multiple-pulse multi-wavelength
He et al. Displacement response, detection limit, and dynamic range of fiber-optic lever sensors
US4818064A (en) Sensor array and method of selective interferometric sensing by use of coherence synthesis
CN105783999B (en) Reference optical fiber eliminates temperature strain cross sensitivity method in a kind of probe beam deflation
RU2066466C1 (en) Method for measuring characteristics of physical fields
US6825714B2 (en) Multichannel interferometer with phase generated carrier demodulation and quadrature error correction
CN109883459A (en) A kind of PGC multi-sensor measurement system using pseudo noise code code division multiplexing
JPH04504019A (en) Method for using optical fiber as a sensor
CN108680200A (en) environmental monitoring system, method and device
RU2298813C1 (en) Fiber-optic device for visualization of pulse ionizing radiation flow density distribution
RU2148267C1 (en) Process of measurement of parameters of physical fields
DE60017355T2 (en) Method and device for optical heterodyne reception by means of optical attenuation
CN115824378A (en) Vibration detection method of high-frequency-response distributed optical fiber acoustic wave sensor
GB2243908A (en) Distributed fibre optic sensor
CN110086537B (en) Optical fiber pickup system based on Sagnac interference principle
Shih Wide-band polarization-insensitive fiber optic acoustic sensors
RU2108585C1 (en) Method of velocity vector laser measurement
RU2230340C1 (en) Procedure controlling parameters of physical fields
Hahn Design for a Time Variance-Gravitational Wave Detector
CN108344493A (en) A kind of measuring apparatus and measurement method of phase generated carrier optical fiber sensing system signal demodulation factor
Saleh et al. Generalized entangled-photon imaging