DE602004005224T2 - Faseroptisches überwachungssystem - Google Patents

Faseroptisches überwachungssystem Download PDF

Info

Publication number
DE602004005224T2
DE602004005224T2 DE602004005224T DE602004005224T DE602004005224T2 DE 602004005224 T2 DE602004005224 T2 DE 602004005224T2 DE 602004005224 T DE602004005224 T DE 602004005224T DE 602004005224 T DE602004005224 T DE 602004005224T DE 602004005224 T2 DE602004005224 T2 DE 602004005224T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber optic
sensor
surveillance system
fiber
sensors
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE602004005224T
Other languages
English (en)
Other versions
DE602004005224D1 (de
Inventor
David John Dorchester HILL
Philip John Dorchester NASH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Optasense Holdings Ltd
Original Assignee
Qinetiq Ltd
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 Qinetiq Ltd filed Critical Qinetiq Ltd
Publication of DE602004005224D1 publication Critical patent/DE602004005224D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE602004005224T2 publication Critical patent/DE602004005224T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35303—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35383—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using multiple sensor devices using multiplexing techniques
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/181—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems
    • G08B13/183—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier
    • G08B13/186—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier using light guides, e.g. optical fibres

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft faseroptische Überwachungssysteme, und insbesondere faseroptische Umkreisüberwachungssysteme.
  • Es ist bekannt, optische Fasern als Sensorelemente zur Erfassung von Druck, Dehnung etc. unter Bedingungen außerhalb einer optischen Faser zu verwenden, welche aus den Änderungen der Kennwerte des Lichtes abgeleitet werden, das von der Faser emittiert wird, wie beispielsweise der Amplitude, der Frequenz oder der Polarisation. Ein Beispiel ist der im europäischen Patent 0 365 062 beschriebene Drucksensor.
  • Eine Lösung der Umkreisüberwachung ist es, eine einzige Länge der optischen Faser unter der Bodenebene um einen zu überwachenden Umfang herum anzuordnen und die Strahlung von einer Leuchtdiode oder Laserdiode in die Faser einzukoppeln. Ein Druck auf der Faser durch das Gewicht einer Person, eines Fahrzeugs oder eines anderen, den von der Faser vorgegebenen Umfang durchquerenden Objekts verursacht eine Änderung in der Größe der in der Faser zurückgestreuten Strahlung (infolge der Krümmung der Faser), und somit kann die Anwesenheit eines Eindringlings erfaßt werden. Ein solches System hat jedoch drei wesentliche Nachteile, nämlich (i) die Stelle, an der ein Eindringling den Umfang überquert, kann nicht genau bestimmt werden, (ii) eine signifikante Falschalarm-Rate, (iii) es wird keine Information darüber gegeben, welcher Natur der Eindringling ist, Person oder Objekt, und (iv) es ist nicht befähigt, mehrere Sensorzonen auf einer einzigen Faser zu multiplexen.
  • Alternativ dazu kann die Transmission der Faser wie im US-Patent 4 812 645 beschrieben, überwacht werden. Dieser Systemtyp weist ähnliche Nachteile auf.
  • Optische Faser-Interferometer-Sensoren können zur Erfassung von Druck und Vibrationen verwendet werden. Wenn eine Länge einer optischen Faser einem externen Druck unterworfen wird, wird die Faser deformiert. Diese Deformation ändert die optische Weglänge der Faser, was als eine Änderung der Phase des Lichts entlang der Faser erfaßt werden kann. Da es möglich ist, sehr kleine Phasenänderungen zu analysieren, sind optische Faser-Sensoren extrem empfindlich gegen aufgebrachten Druck. Ein derartiger Sensor ist als Interferometer-Sensor beschrieben. Diese hohe Empfindlichkeit ermöglicht es, optische Fasersensoren beispielsweise in Akustik-Hydrophonen zu verwenden, in denen Schallwellen mit Intensitäten gleich einem Druck von 10-4 routinemäßig erfaßt werden können. Die veröffentlichte GB-Patentanmeldung 2 262 803 beschreibt ein Interferometer-System, welches ein Reihenfeld verteilter faseroptischer Sensoren aufweist; ein derartiges System bietet jedoch keine genaue Positionsinformation über einen Eindringling oder über Informationen, die sich auf die Natur des Eindringlings beziehen.
  • Die veröffentlichte GB-Patentanmeldung 2 176 364 offenbart ein Reihen-Array ortsgebundener faseroptischer Sensoren. Dieses System kann lediglich erfassen, ob eine eindringende Person, ein Fahrzeug etc., einen der ortsgebundenen Sensoren passiert.
  • Das US-Patent 5 140 154 offenbart ein faseroptisches Inline-Sensorfeld mit faseroptischen Verzögerungselementen, die temporär von den individuellen Sensoreinheiten erhaltene Signale entkoppeln.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden diese Probleme durch ein faseroptisches Sensorfeld für ein Überwachungssystem erleichtert, das dadurch charakterisiert ist, dass das Sensorfeld mindestens zwei faseroptische Punktsensoren umfaßt, bei denen jedes Paar der aufeinanderfolgenden Punktsensoren mit einem verteilten faseroptischen Sensor verbunden ist.
  • Optische Fasersensoren haben den Vorteil, dass sie ohne einen Rückgriff auf lokale Elektronikeinrichtungen gemultiplext werden können. Inferometrie-Sensoren können ebenfalls als verteilte Sensoren mit einer Länge ausgebildet sein, die ausreicht, die Länge des Umfangs für eine typische Sicherheitszone abzudecken (20 bis 100 m). Wenn diese Hybridlösung für Punktsensoren und dazwischen verteilte Sensoren eingesetzt wird, bietet das System den Vorteil einer hohen Erfassungseffizienz.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung gibt ein faseroptisches Überwachungssystem an, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das System einen faseroptischen Sensor der Erfindung umfaßt, der mit einem Abfragesystem verbunden ist, das so ausgeführt ist, dass es auf der Grundlage einer Kraft, die auf den Sensor aufgebracht wird, auf eine optische Phasenverschiebung in mindestens einem Sensor des Feldes reagiert und die Stelle ermittelt, an der die Kraft aufgebracht wurde.
  • Die Kraft könnte von einer Person, einem Tier, einem Fahrzeug oder einem anderen Objekt aufgebracht werden, die/das eine Bahn kreuzt, die überwacht wird, wobei das Sensorfeld auf der Bahn, in ihrer Nähe oder unter derselben angeordnet ist.
  • Hierdurch wird ein kostengünstiges und zuverlässiges faseroptisches Überwachungssystem angegeben, das zur Umkreisüberwachung geeignet ist und gemultiplext werden kann. Eine entfernte Abfrage ist möglich, so dass weder eine lokale Elektronikeinrichtung noch lokale elektrische Energie benötigt wird.
  • Das faseroptische Sensorfeld kann durch ein faseroptisches Kabel oder, alternativ, durch einen Geber und ein Drahtkabel mit dem Abfragesystem verbunden sein.
  • Die faseroptischen Punktsensoren können ein optisches Kabel darstellen, das zu einer gebogenen Scheibe gewunden ist, oder sie können beispielsweise Geophone sein.
  • Alternativ dazu können die faseroptischen Punktsensoren faseroptische Beschleunigungsmesser sein. Das Erfordernis, in der Sicherheits- und seismischen Überwachung besonders niedrige Vibrationspegel zu messen, hat die Entwicklung von immer empfindlicheren Beschleunigungsmessern angeregt. Die faseroptische Technologie ist in diesem besonderen Feld in der Form faseroptischer Beschleunigungsmesser auf der Basis der Interferometertechnik angewendet worden. Die flexible Zylinderlösung ist hinsichtlich der Ausführung eines faseroptischen Beschleunigungsmessers besonders effektiv, wenn sie in ein solches Interferometer eingebaut wird. Bei einer bekannten Lösung wird eine seismische Masse von zwei flexiblen Zylindern an Ort und Stelle festgehalten und um den Umfang jedes Zylinders herum ist eine optische Einzel-Moden-Faser gewunden, welche die Arme eines Interferometers bildet. In einer weiteren Lösung ist der Umfang eines einzelnen flexiblen, mit einer seismischen Masse beladenen Zylinders von einer optischen Faser umwunden.
  • Die verteilten faseroptischen Sensoren umfassen bevorzugt Baugruppen optischer Fasern zum Messen des Drucks oder einer Krümmung an den verteilten Sensoren.
  • Das Abfragesystem ist bevorzugt ein reflektometrisches Interferometer-Abfragesystem, noch bevorzugter ist es ein gepulstes reflektometrisches Interferometer-Abfragesystem, bei dem zur Unterscheidung einzelner Sensoren Zeitmultiplexen (TDM) angewendet wird. Es handelt sich hier um eine sehr effiziente Multiplex-Architektur, die mit verteilten und Punktsensoren verwendet werden kann. Ferner kann zur Erhöhung der Anzahl der Sensoren, die an einer einzigen Faser gemultiplext werden, auch Wellenlängen-Multiplexen (WDM) angewendet werden.
  • Das Interferometer-Abfragesystem kann alternativ dazu ein Rayleigh-Rückstreuungs-Interferometer-Abfragesystem sein, wobei ein gepulstes Rayleigh-Rückstreuungs-Interferometer-Abfragesystem besonders bevorzugt ist.
  • Ein reflektrometrisches System, bei dem es sich nicht um ein Rayleigh-Rückstreuungs-System handelt, beruht auf diskreten Reflektoren zwischen den Sensoren. Es handelt sich hier um vergleichsweise teure Bauteile, die insgesamt zu einer Kostensteigerung des Systems führen können. Demgegenüber beruht die Rayleigh-Rückstreuung auf der Reflektion von Licht von den Inhomogenitäten in der optischen Faser. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit diskreter Reflektoren, was die Gesamtkosten des Systems senkt. Jedoch benötigen die von solch einem System erhaltenen Daten eine komplexere Analyse als die von einem reflektrometrischen Abfragesystem.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung gibt ein Verfahren zur Ermittlung der Position an, an der ein sich auf der Erdoberfläche bewegendes Objekt eine geschlossene Bahn oder eine offene Bahn einer festgelegten Länge durchquert, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfaßt:
    • (i) Positionieren eines Sensors gemäß Anspruch 1 auf dieser Bahn oder darunter und
    • (ii) Analysieren der optischen Signale, die vom Sensor erhalten wurden, und Ermitteln der Position des Objekts in der Bahn oder der Position, an der das Objekt die Bahn durchquert hat.
  • Die optischen Signale werden bevorzugt durch Messen der Verzögerung zwischen den Signalen analysiert, die von den benachbarten faseroptischen Punktsensoren entlang des Feldes erhalten wurden, und durch Kombinieren dieser Signale mit dem Signal vom verteilten faseroptischen Feld, das diese faseroptischen Punktsensoren für eine Lokalisierung und Bestätigung der Position verbindet.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung ist im folgenden lediglich beispielhaft und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der ein erfindungsgemäßes faseroptisches Umkreisüberwachungssystem schematisch dargestellt ist.
  • In 1 ist ein erfindungsgemäßes faseroptisches Umkreisüberwachungssystem generell mit 10 bezeichnet. Das System 10 umfaßt eine Reihe faseroptischer Punktsensoren 16A, 16B, 16C, 16D,... 16N (im vorliegenden Beispiel – Geophone), die optisch mit einer Reihe verteilter faseroptischer Sensoren 18B, 18C, 18D,... 18N gekoppelt sind und ein faseroptisches Sensorfeld 15 bilden. Eine Datenverbindung 14 koppelt das Geophon 16A mit einer Abfrageeinheit 12. Bei der Datenverbindung 14 kann es sich um eine Länge einer optischen Faser handeln, so dass optische Signale an die Abfrageeinheit 12 weitergeleitet werden, oder, alternativ dazu, kann sie einen Detektor, der optische Signale in elektrische Signale umwandelt, und entweder eine festgelegte elektrische oder eine drahtlose Verbindung zur Abfrageeinheit 12 umfassen.
  • Die verteilten faseroptischen Sensoren 18B, 18C, 18D,... 18N weisen jeweils eine physische Länge von 100 m auf. 250 Geophone befinden sich im Feld 15, so dass die Trennung der Geophone 16A, 16N bis etwa 24,9 km betragen kann.
  • Jedes Geophon 16A, 16B, 16C, 16D,... 16N umfaßt etwa 100 m der optischen, um eine elastische Scheibe gewundene Faser und ist befähigt, die Beschleunigung und die Verschiebung über die in der Faser induzierte Dehnung zu messen. Jeder verteilte Sensor 18B, 18C, 18D,... 18N umfaßt 100 m einer in ein Kabel gepackten optischen Faser und kann den auf das Kabel ausgeübten Druck oder die Krümmung des Kabels ebenfalls über die in der Faser induzierte Dehnung messen.
  • Das Feld 15 kann in einer beliebigen erwünschten Konfiguration angeordnet sein, so kann es beispielsweise um eine geschlossene Bahn herum angeordnet und eine Umkreisüberwachung beispielsweise für ein Gebäude sein; alternativ dazu kann es linear angeordnet sein und Informationen über die Position einer Person/eines Objektes angeben, die/das eine gerade Linie durchquert, welche durch das Feld 15 vorgegeben ist.
  • Das System 10 arbeitet wie folgt: Durchquert eine Person oder ein Objekt eine Linie oder einen Umkreis, auf der/dem oder unterhalb derselben/desselben sich das Feld 15 befindet, wird eine Kraft, die sich aus dem Gewicht der Person oder des Objekts ergibt (und eventuell auch eine Kraft, die sich aus der Änderung der Bewegungsenergie aufgrund eines Stoßes ergibt), auf das Sensorfeld aufgebracht. Hierdurch wird in einem verteilten faseroptischen Sensor entsprechend dem Ort, an der die Überquerung durch die Person/das Objekt stattfindet, eine Strahlung induziert, die zum Geophon 16A zurückgestrahlt wird, und es wird ein entsprechendes Signal, das angenähert den Ort angibt, an die Abfrageeinheit 12 weitergeleitet. Die Abfrageeinheit 12 ist insbesondere befähigt; herauszufinden, dass eine Überquerung irgendwo entlang der Länge des Feldes 15 stattgefunden hat. Des weiteren wird die Strahlung von den Geophonen an jedem Ende des verteilten Sensors zurückgestrahlt und es werden auch entsprechende Signale zur Abfrageeinheit 12 geleitet. Die Abfrageeinheit 12 trianguliert die vom verteilten Sensor und den Geophonen erhaltenen Signale an jedem Ende und bestimmt auf der Grundlage der Zeit, an der die Signale erhalten wurden, den Ort entlang des Feldes 15 genau, an dem die Überquerung durch die Person/das Objekt stattgefunden hat. Indem Daten von beiden Sensortypen verwendet werden, ist es möglich, eine sehr viel genauere Einordnung der Person/des Objektes zu erzielen, als das bei der Verwendung eines Sensortyps allein möglich wäre. Eine verbesserte Einordnung führt zu einer niedrigeren Rate falschen Alarms.
  • Bei dem beispielhaften System 10 sind die faseroptischen Punktsensoren Geophone, es können jedoch auch andere Typen faseroptischer Punktsensoren eingesetzt werden.
  • Die Anzahl der Punktsensoren und der verteilten Sensoren kann sowohl hinsichtlich der Länge des Umkreises oder der Bahn, die überwacht werden soll, und auch hinsichtlich der Genauigkeit variieren, mit der Eindringereignisse lokalisiert werden sollen. Der einfachste faseroptische Sensor der Erfindung könnte einen einzigen verteilten Sensor enthalten, welcher an jedem Ende einen Punktsensor aufweist.
  • Unter der Annahme, dass der Erfassungsbereich einer gehenden Person > 30 m bei bestimmten Arten von Grund und Boden ist, wobei ein im Boden angeordneter faseroptischer Beschleunigungsmesser verwendet wird, dann deckt ein Feld von Beschleunigern, die beispielsweise 40 m beabstandet angeordnet sind, einen Umkreis vollständig ab.
  • Durch den Vergleich von Signalen, die an benachbarten Beschleunigungsmessern erhalten wurden und eine Messung der Zeitdifferenz zwischen den gemeinsamen Merkmalen am Signal ist es möglich, den Ort des Eindringens entlang einer Länge des Faserzwischenraums genau zu bestimmen.
  • Des weiteren ermöglichen die temporäre Analyse und die Frequenzanalyse der Signale des Beschleunigungsmessers und der vom Kabel des verteilten Zwischenraumsensors erhaltenen Signale eine Einordnung des Eindringens, was zu einer Verringerung der Rate falschen Alarms führt.
  • Der bekannte Abstand beträgt geeigneterweise zwischen 20 und 50 Metern. Der bekannte Abstand bezieht sich auf die physische Trennung der faseroptischen Sensoren und ist durch die optische Bahnlänge zwischen jedem Sensor und der Länge der in jedem Beschleunigungsmesser verwendeten Faser vorgegeben.

Claims (16)

  1. Faseroptisches Sensorfeld (15) für ein Überwachungssystem (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorfeld mindestens zwei faseroptische Punktsensoren (16) umfaßt, in denen jedes Paar aufeinanderfolgender Punktsensoren mit einem verteilten faseroptischen Sensor (18) verbunden ist.
  2. Faseroptisches Überwachungssystem (10), dadurch gekennzeichnet, dass das System ein faseroptisches Sensorfeld (15) gemäß Anspruch 1 umfaßt, das mit einem Abfragesystem (12) verbunden ist, das so ausgeführt ist, dass es auf eine optische Phasenverschiebung in mindestens einem Sensor des Feldes aufgrund einer auf diesen Sensor aufgebrachten Kraft anspricht und die Position ermittelt, an der die Kraft aufgebracht wird.
  3. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem das faseroptische Sensorfeld über ein faseroptisches Kabel mit dem Abfragesystem verbunden ist.
  4. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem das faseroptische Sensorfeld über einen Geber und ein Drahtkabel mit dem Abfragesystem verbunden ist.
  5. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem die faseroptischen Punktsensoren eine optische Faser enthalten, die zu einer flexiblen Scheibe gewunden ist.
  6. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem die faseroptischen Punktsensoren Geophone sind.
  7. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem jeder faseroptische Punktsensor ein faseroptischer Beschleunigungsmesser ist.
  8. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem die verteilten faseroptischen Sensoren zur Messung des Drucks auf dem Kabel oder der Krümmung desselben optische Faserbündel in einem Kabel umfassen.
  9. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem das Abfragesystem ein Interferometrie-Abfragesystem ist.
  10. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 9, bei dem das Interferometrie-Abfragesystem ein reflektometrisches Interferometer-Abfragesystem ist.
  11. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 10, bei dem das reflektometrische Interferometrie-Abfragesystem ein gepulstes reflektometrisches Interferometrie-Abfragesystem ist.
  12. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 11, bei dem das reflektometrische Interferometrie-Abfragesystem zur Unterscheidung der einzelnen Sensoren Zeitmultiplexen anwendet.
  13. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem das Abfragesystem ein Rayleigh-Rückstreuungs-Abfragesystem ist.
  14. Faseroptisches Überwachungssystem nach Anspruch 13, bei dem das Rayleigh-Rückstreuungs-Abfragesystem ein gepulstes Rayleigh-Rückstreuungs-Abfragesystem ist.
  15. Verfahren zur Ermittlung der Position, an der ein sich auf der Erdoberfläche bewegendes Objekt eine geschlossene Bahn oder eine offene Bahn einer festgelegten Länge durchquert, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfaßt: (i) Positionieren eines Sensors gemäß Anspruch 1 auf dieser Bahn oder darunter und (ii) Analysieren der optischen Signale, die vom Sensor erhalten werden und Ermitteln der Position des Objekts in der Bahn oder der Position, an der das Objekt diese Bahn überquert.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem die optischen Signale analysiert werden: durch Messung der Verzögerung zwischen den Signalen, die von den benachbarten faseroptischen Punktsensoren entlang des Feldes erhalten wurden, und Kombination dieser Signale mit dem Signal vom verteilten faseroptischen Feld, welches diese faseroptischen Punktsensoren verbindet, zur Lokalisierung und Bestätigung der Position.
DE602004005224T 2003-09-24 2004-09-24 Faseroptisches überwachungssystem Expired - Lifetime DE602004005224T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0322351A GB2406376A (en) 2003-09-24 2003-09-24 Surveillance system including serial array of fiber optic point sensors
GB0322351 2003-09-24
PCT/GB2004/004076 WO2005031270A1 (en) 2003-09-24 2004-09-24 Fibre-optic surveillance system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE602004005224D1 DE602004005224D1 (de) 2007-04-19
DE602004005224T2 true DE602004005224T2 (de) 2007-06-21

Family

ID=29266572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE602004005224T Expired - Lifetime DE602004005224T2 (de) 2003-09-24 2004-09-24 Faseroptisches überwachungssystem

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7965909B2 (de)
EP (1) EP1664682B1 (de)
JP (1) JP4526537B2 (de)
CN (1) CN100516781C (de)
AT (1) ATE356337T1 (de)
DE (1) DE602004005224T2 (de)
GB (1) GB2406376A (de)
IL (1) IL174411A (de)
WO (1) WO2005031270A1 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0401053D0 (en) * 2004-01-17 2004-02-18 Qinetiq Ltd Improvements in and relating to accelerometers
CA2610375A1 (en) * 2005-05-23 2006-11-30 Lxsix Photonics Inc. Methods and apparatuses for obtaining information regarding sensors in optical paths
CA2728105C (en) 2008-06-17 2013-06-18 Weir-Jones Engineering Consultants Ltd. System and method for detecting rock fall
WO2010071926A1 (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Perimeter Security Industries Pty Ltd Intruder detection system
RU2537419C2 (ru) 2009-05-27 2015-01-10 Оптасенс Холдингз Лимитед Мониторинг гидравлического разрыва пласта
US8345229B2 (en) * 2009-09-28 2013-01-01 At&T Intellectual Property I, L.P. Long distance optical fiber sensing system and method
GB0917150D0 (en) * 2009-09-30 2009-11-11 Qinetiq Ltd Phase based sensing
GB201112161D0 (en) * 2011-07-15 2011-08-31 Qinetiq Ltd Portal monitoring
CA2858226C (en) * 2011-12-15 2018-04-24 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Detecting broadside acoustic signals with a fiber optical distributed acoustic sensing (das) assembly
GB201122229D0 (en) 2011-12-23 2012-02-01 Qinetiq Ltd Seismic monitoring
CN103489275B (zh) * 2013-08-29 2016-12-28 广东复安科技发展有限公司 一种提高光纤长距离监控定位精度的监测线路以及方法
CN103743421B (zh) * 2013-12-31 2016-05-18 上海华魏光纤传感技术有限公司 基于一芯光纤的多传感方法
US20230019450A1 (en) * 2019-11-25 2023-01-19 Nec Corporation Position detection device and position detection method
US11619541B2 (en) * 2020-04-14 2023-04-04 Nec Corporation Vehicle speed, direction, and size measurement using temporal distributed fiber optic sensing
CN112432694B (zh) * 2020-11-06 2021-11-02 中冶建筑研究总院有限公司 基于分布式光纤传感器的工业厂房动力监测方法
US11677470B2 (en) 2021-01-21 2023-06-13 Nec Corporation Concurrent sensing distributed fiber optic sensor placement

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4812645A (en) * 1981-08-24 1989-03-14 G2 Systems Corporation Structural monitoring system using fiber optics
EP0082820A3 (de) * 1981-12-21 1984-03-21 Battelle Memorial Institute Druckwandler mit Lichtleiter
US5991479A (en) * 1984-05-14 1999-11-23 Kleinerman; Marcos Y. Distributed fiber optic sensors and systems
GB8514858D0 (en) * 1985-06-12 1985-07-17 Gen Electric Co Plc Sensor devices
FR2637080B1 (fr) * 1988-09-27 1990-11-09 Labo Electronique Physique Capteur de pression a fibre optique
JPH02242119A (ja) * 1989-03-15 1990-09-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ変位計測システム
US5140154A (en) 1991-01-16 1992-08-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Inline fiber optic sensor arrays with delay elements coupled between sensor units
US5134386A (en) * 1991-01-31 1992-07-28 Arbus Inc. Intruder detection system and method
GB2262803A (en) * 1991-12-24 1993-06-30 Marconi Gec Ltd An optical fibre sensor array
US5451772A (en) * 1994-01-13 1995-09-19 Mechanical Technology Incorporated Distributed fiber optic sensor
US5710648A (en) * 1995-12-29 1998-01-20 Lucent Technologies Inc. Optical communication system and remote sensor interrogation
WO1997048994A1 (fr) * 1996-06-21 1997-12-24 Kabushiki Gaisha Inter Action Fibre optique de detection et systeme detecteur
TW323415B (en) * 1996-11-29 1997-12-21 Defence Dept Chung Shan Inst The time-division multiplexing of polarization-insensitive fiber optic Michelson interferometric sensors
GB9700269D0 (en) * 1997-01-08 1997-02-26 York Sensors Ltd Improvements to optical time domain reflectometry
US6691584B2 (en) * 1999-07-02 2004-02-17 Weatherford/Lamb, Inc. Flow rate measurement using unsteady pressures
US6575033B1 (en) * 1999-10-01 2003-06-10 Weatherford/Lamb, Inc. Highly sensitive accelerometer
US6813962B2 (en) * 2000-03-07 2004-11-09 Weatherford/Lamb, Inc. Distributed sound speed measurements for multiphase flow measurement
US6498769B1 (en) * 2000-08-04 2002-12-24 Input/Output, Inc. Method and apparatus for a non-oil-filled towed array with a novel hydrophone design and uniform buoyancy technique
GB0103665D0 (en) * 2001-02-15 2001-03-28 Secr Defence Road traffic monitoring system
JP3860488B2 (ja) * 2002-03-01 2006-12-20 東京電力株式会社 広域ひずみ分布測定システム
GB2386183A (en) * 2002-03-05 2003-09-10 Qinetiq Ltd Optical sensor assembly
US7187620B2 (en) * 2002-03-22 2007-03-06 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for borehole sensing
US7900699B2 (en) * 2002-08-30 2011-03-08 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for logging a well using a fiber optic line and sensors
US7036601B2 (en) * 2002-10-06 2006-05-02 Weatherford/Lamb, Inc. Apparatus and method for transporting, deploying, and retrieving arrays having nodes interconnected by sections of cable

Also Published As

Publication number Publication date
US20060257066A1 (en) 2006-11-16
IL174411A0 (en) 2006-08-01
CN1856694A (zh) 2006-11-01
DE602004005224D1 (de) 2007-04-19
IL174411A (en) 2010-04-29
GB0322351D0 (en) 2003-10-22
WO2005031270A1 (en) 2005-04-07
CN100516781C (zh) 2009-07-22
JP2007506960A (ja) 2007-03-22
US7965909B2 (en) 2011-06-21
EP1664682B1 (de) 2007-03-07
GB2406376A (en) 2005-03-30
EP1664682A1 (de) 2006-06-07
JP4526537B2 (ja) 2010-08-18
ATE356337T1 (de) 2007-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004005224T2 (de) Faseroptisches überwachungssystem
DE68912603T2 (de) Prüfverfahren unter verwendung eines optischen faserprüfsystems.
CN104246467B (zh) 监视运输网络基础结构
EP2606322B1 (de) Erfassung von beweglichen objekten
DE69922821T2 (de) Fiberoptischer sensor
US20140334253A1 (en) Seismic Monitoring
CN104848980B (zh) 基于光纤传感的桥梁拉索索力在线检测方法与系统
CN1908505B (zh) 分布式光纤输油气管线警戒传感系统
KR101297268B1 (ko) 간섭계형 광섬유 교란 감지 장치 및 그 감지 방법
DE69625727T2 (de) Optische Abstandsmessung
EA024802B1 (ru) Распределенный оптоволоконный акустический датчик и способ определения направления и/или расстояния до источника акустической волны при распределенном оптоволоконном акустическом считывании с использованием указанного датчика
US7122783B1 (en) Seismic activity monitor based on optical fiber Bragg gratings
DE10085129B4 (de) Seismische Abtastvorrichtung
DE112021004482T5 (de) Erkennung und lokalisierung akustischer impulse im stadtmassstab
US8144333B2 (en) Optical fiber structure monitoring and analysis
Jiansheng et al. Study on multiplexing ability of identical fiber Bragg gratings in a single fiber
DE112021004519T5 (de) Faseroptische abtastung
DE69416410T2 (de) Kontinuierliches überwachen von bewehrungen in strukturen
DE3224775A1 (de) Ueberwachungssystem fuer betriebsanlagen
DE69209412T2 (de) Sensor
Abdallah et al. Low-cost real-time fiber optic sensor for intrusion detection
Zhang et al. Unattended ground sensor based on fiber Bragg grating technology
CN209000163U (zh) 一种挂装式光纤周界安防系统
EP4202374A1 (de) Vorrichtung zum faser-optischen messen und transportieren von messsignalen
DE10242205B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur räumlich ausgedehnten Erfassung von Betriebszuständen

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Ref document number: 1664682

Country of ref document: EP

Owner name: OPTASENSE HOLDINGS LTD., GB

Free format text: FORMER OWNER: QINETIQ LTD., LONDON, GB

Effective date: 20121122

R082 Change of representative

Ref document number: 1664682

Country of ref document: EP

Representative=s name: BEETZ & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE

Effective date: 20121122