NO342438B1 - Demodulering av fasemodulerte signaler i et fiberoptisk følersystem - Google Patents
Demodulering av fasemodulerte signaler i et fiberoptisk følersystem Download PDFInfo
- Publication number
- NO342438B1 NO342438B1 NO20080846A NO20080846A NO342438B1 NO 342438 B1 NO342438 B1 NO 342438B1 NO 20080846 A NO20080846 A NO 20080846A NO 20080846 A NO20080846 A NO 20080846A NO 342438 B1 NO342438 B1 NO 342438B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- signal
- signals
- phase
- frequency
- output
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims description 46
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 2
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
- H04L27/20—Modulator circuits; Transmitter circuits
- H04L27/2096—Arrangements for directly or externally modulating an optical carrier
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
En demodulasjonsanordning (150) for demodulering av fasemodulerte signaler omfatter en kvadratursignalgenerator (QSG) (157) for generering av signaler i fase (I) og kvadratur (Q) som en reaksjon på et umodulert inngangssignal. QSG'en sørger for rask frekvenssporing av inngangssignalet og utelukker mulig høyfrekvent innhold i inngangssignalet.
Description
Oppfinnelsen gjelder demodulasjonsanordninger for demodulering av fasemodulerte signaler, og fiberoptiske følersystemer som omfatter demodulasjonsanordninger.
Fasemodulerte signaler opptrer i tallrike systemer, slik som kommunikasjonssystemer og følersystemer. Demodulering av sådanne signaler innebærer typisk at det kombineres med et umodulert signal i en demodulator (f.eks. et blandetrinn) for å generere et demodulert utgangssignal som har en amplitude eller størrelse som er avhengig bare av det demodulerte signals fase, slik som f.eks. ved homodyn eller heterodyn deteksjon. Ofte brukes det samme umodulerte signal for både å generere det modulerte signal (f.eks. ved å sende det til en føler som utfører fasemodulasjon i overensstemmelse med betingelsene i følerens nærhet) og for kombinasjon med det modulerte signal. I en seriell rekke av fiberoptiske følere for tidsdelt multipleksing (TDM) kan optiske pulser fra en bestemt føler velges ut for analyse ved demultipleksing og påvisning i en fotodetektor, idet det resulterende signal tilføres en demodulator sammen med et umodulert signal.
En vanlig type demodulator er fasekvadratur-demodulatoren som behøver tilførsel av umodulerte signaler i fase (I) og kvadratur (Q) med i hovedsak samme frekvens som det fasemodulerte signal for å frembringe demodulasjon. Normalt genereres sådanne signaler fra et eneste umodulert signal (f.eks. ved bruk at et Hilbert-transformasjonsfilter) og isåfall må utstyret for å generere I- og Q-signalene være i stand til å justere disse signalers frekvens som reaksjon på endringer i det eneste umodulerte signals frekvens (og derved også det modulerte signals frekvens). Dersom justeringshastigheten er for lav gjenspeiler demodulatorens avgivelse ikke konsekvent det modulerte signals fase.
Av US 4,825,424 fremgår det et sensorsystem som har flere sensorerelementer og en referansesensor. Kompenserende midler er tilveiebrakt for å kompensere for støy i systemet ved hjelp av signaler fra sensorenelementer og referansesensoren.
Det er et formål for oppfinnelsen å avhjelpe dette problem. I henhold til et aspekt av oppfinnelsen oppnås dette mål med en kvadratursignalgenerator (QSG – Quadrature Signal Generator) for mottagning av et inngangssignal og generering av signalet i fase (I) og kvadratur (Q) med hovedsakelig samme frekvens som inngangssignalet, som reaksjon på dette, og hvor QSG'en omfatter:
en fasedemodulasjonsenhet innrettet for å motta det første fasemodulerte signal og et andre fasemodulert signal, hvis modulasjon i hovedsak bare tilsvarer støy, hvor nevnte demodulasjonsenhet omfatter en kvadratursignalgenerator (QSG) innrettet for å motta det andre fasemodulerte signal og avgi tilsvarende I- og Q-signaler, en fasekvadratur-demodulator (DQPD) tilpasset til å blande nevnte I- og Q-signaler med nevnte første fasemodulerte signal for å produsere en utmating proporsjonalt med nevnte ønskede signal, en ADC innrettet for å digitalisere tilførselen til DQPD’en og QSG’en;
karakterisert ved at QSG’en og DQPD’en er implementert i digital elektronikk, og der QSG’en omfatter:
(i)et første parti for generering av et første mellomliggende signal som reaksjon på tilførselen av inngangssignalet, idet det første mellomliggende signal har en amplitude eller størrelse som er proporsjonal med forskjellen mellom inngangssignalets frekvens og frekvensen av I- og Q-signalene,
(ii)et andre parti for generering av et andre mellomliggende signal som reaksjon på tilførselen av det første mellomliggende signal, idet det andre mellomliggende signal har en størrelse som er proporsjonal med endringsraten for størrelsen av det første mellomliggende signal,
(iii)en signalgenerator for generering av I- og Q-signaler som reaksjon på tilførselen av det andre mellomliggende signal og justering av frekvensen av I- og Q-signalene, slik at nevnte frekvens tenderer mot inngangssignalets frekvens, idet signalgeneratoren er innrettet for å føre I- og Q-signalene tilbake til det første parti.
og videre hvori det andre fasemodulerte signalet blir generert av en referansesensor gjort ufølsom for å ikke detektere det ønskede signalet, men for å fortsatt detektere støyet.
Siden det andre mellomliggende signal har en amplitude eller størrelse som er proporsjonal med endringsraten for forskjellen mellom inngangssignalets frekvens og den av I-og Q-signalene, er det frembragt en rask annenordens korreksjon av frekvensen av I og Q i tillegg til I- og Q-signalenes sporing etter inngangssignalets frekvens.
Det er passende at QSG'en realiseres med digital elektronikk og at den omfatter videre en analog/digital-omformer (ADC – Analogue-to-Digital Converter) innrettet for å digitalisere et inngangssignal før det tilføres nevnte første parti.
Fortrinnsvis omfatter det første parti en digital fasekvadratur-demodulator (DPQD – Digital Phase-Quadrature Demodulator) innrettet for å motta det digitaliserte inngangssignal og I-og Q-signalene, og som har sin utgang forbundet med inngangen til en ned-omformer for raten, hvis utgang er forbundet med inngangen til en digital differensiator med en avskjæringsfrekvens som utelukker høyfrekvensinnholdet i inngangssignalet. Dette er særlig fordelaktig når inngangssignalet er oppnådd ved å blande sammen to høyfrekvente signaler i et blandetrinn, slik at høyfrekvent støy i inngangssignalet som skyldes ulinearitet i blandeprosessen, ikke er tilstede i I- og Q-signalene. Når I- og Q-signalene tilføres demodulatoren i den hensikt å demodulere et annet signal blir avgivelsen fra demodulatoren ikke forringet av denne støy.
Følgelig omfatter det andre parti:
(i)en inverterende forsterker innrettet for å motta det første mellomliggende signal, (ii)en summerer som har en første inngang forbundet med utgangen fra forsterkeren, og (iii)en forsinker koblet mellom utgangen fra summereren og en andre inngang til denne, idet avgivelsen fra summereren tilføres signalgeneratoren.
For at systemet skal få stabil drift under oppstarten omfatter det andre parti fortrinnsvis også en initialiseringsbryter og et startbuffer, idet bryteren er forbundet med utgangen fra summereren, mens forsinkeren forbinder utgangen fra bryteren med summererens andre inngang, og hvor avgivelsen fra initialiseringsbryteren tilføres signalgeneratoren som kan reguleres av startbufferet. Dette arrangement tillater et styringssignal å bli tilført signalgeneratoren under oppstarten av systemet, hvilket får systemet til å konvergere mot stabil drift.
Det er passende at signalgeneratoren er en direkte digital syntetisator (DDS) innrettet for å generere I- og Q-signalene som reaksjon på tilførselen av det andre mellomliggende signal.
QSG'en kan videre omfatte en ratenedomformer og en andre signalgenerator, idet nedomformeren er innrettet for å motta det andre mellomliggende signal og avgi et nedkonvertert signal til den andre signalgenerator som på sin side er innrettet for å frembringe et andre sett I- og Q-utgangssignaler som reaksjon på tilførselen av det nedkonverterte signal. Dette arrangement sørger for at QSG'en låses ved en annen rate til et annet system (f.eks. en fasekvadratur-demodulator) som den arbeider sammen med, for derved å gi en større operasjonell fleksibilitet. Det er passende at den andre signalgenerator er en direkte digital synstetisator.
Et andre aspekt av oppfinnelsen fremskaffer en demodulasjonsanordning som omfatter QSG'en i henhold til oppfinnelsen. Fortrinnsvis omfatter demodulasjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen også en fasekvadratur-demodulator innrettet for å motta I- og Q-signalene avgitt av QSG'en. Under drift frembringes et umodulert signal til QSG'en og et fasemodulert signal tilføres fasekvadratur-demodulatoren. Avgivelsen fra modulasjonsanordningen gjenspeiler faseinformasjonen i det modulerte signal med høy grad av nøyaktighet og samsvar på grunn av den raske frekvenssporing av det umodulerte signal ved hjelp av I- og Q-signalene.
Et ytterligere aspekt av oppfinnelsen fremskaffer en fiberoptisk føleranordning som omfatter demodulasjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen. Den fiberoptiske føleranordning kan omfatte en seriell rekke av hovedsakelig identiske, enkeltvise fiberoptiske følere som hver har reflekterende utstyr for å reflektere stråling mot inngangen til rekken etter at strålingen har passert gjennom en tilsvarende, individuell fiberoptisk føler. Lys i hver føler kan fasemoduleres i overensstemmelse med vibrasjoner påvist av føleren.
Det er passende at hvert reflekterende utstyr kan være et fiberkoblet speil koblet mellom to enkeltvise fiberoptiske følere.
En av de individuelle følere kan være gjort ufølsom (f.eks. ved å gjøre den ufølsom på mekanisk måte) slik at den ikke påviser den type signaler som må påvises av føleranordningen, men påviser støy. Ved å bruke et signal fra denne føler som tilførsel til QSG'en i demodulasjonsanordningen i stedet for å bruke et fullstendig umodulert signal kan det oppnås et lavstøysignal på utgangen fra fasekvadratur-demodulatoren.
Utspørringen av den serielle rekke av fiberoptiske følere kan utføres ved å anordne utstyr for generering av par av i det minste delvis koherente optiske pulser som reaksjon på første og andre høyfrekvenssignaler (RF signals) som har en frekvensforskjell Ω og utstyr for å tilføre paret av pulser til rekken, idet pulsene i hvert av parene har en frekvensforskjell Ω og en relativ forsinkelse τ, mens forskjellen i veilengde fra påfølgende reflekterende utstyr til inngangen til rekken i hovedsak er cτ/2, hvor c er pulsenes hastighet i fiberen. Når et pulspar tilføres den serielle rekke av fiberoptiske følere oppnås det en rekke utgangspulser. En puls som stammer fra en bestemt føler kan isoleres ved hjelp av tidsdemultipleksing og dens faseinformasjon kan gjenvinnes ved hjelp av fasedemodulasjon i den hensikt å oppnå informasjon om fysiske forhold, osv. i nærheten av vedkommende føler.
Det er passende at utstyret for å generere parene av optiske pulser kan omfatte:
(i)en fiberkoblet laser,
(ii)utstyr for å dele avgivelsen fra laseren opp i første og andre porsjoner av denne, (iii)første og andre akusto-optiske modulatorer innrettet for å modulere henholdsvis det første og andre parti for å frembringe første og andre rekker av utgangspulser som har henholdsvis frekvensen ω1og ω2,
(iv)en forsinkelsessløyfe for å forsinke hver puls med frekvens ω2i forhold til en puls med frekvens ω1generert samtidig med denne,
(v)en utgangsfiber, og
(vi)utstyr for multipleksing av de første og andre rekker av pulser på utgangsfiberen.
I henhold til nok et ytterligere aspekt av oppfinnelsen er det fremskaffet en anordning for demodulering av et første fasemodulert signal, hvis modulasjon tilsvarer et ønsket signal med støy, idet anordningen omfatter en fasedemodulasjonsenhet innrettet for å motta det første fasemodulerte signal og et andre fasemodulert signal, hvis modulasjon i hovedsak tilsvarer støyen alene. Ved å bruke et signal som har de samme støykarakteristika som dem for det første signal for å demodulere vedkommende signal, reduseres støyen i avgivelsen fra fasedemodulasjonsenheten.
Fortrinnsvis omfatter fasedemodulasjonsenheten en fasekvadratur-demodulator og en QSG, slik som beskrevet ovenfor, idet QSG'en er innrettet for å motta det andre fasemodulerte signal og avgi tilsvarende I- og Q-signal til fasekvadratur-demodulatoren, mens fasekvadratur-demodulatoren er innrettet for å motta det første fasemodulerte signal.
Alternativt kan fasekvadratur-demodulasjonsenheten omfatte en digital fasekvadraturdemodulator (DQPD – Digital Quadrature Phase-Demodulator) en QSG i henhold til oppfinnelsen realisert med digital elektronikk og inneholdende en ADC for å digitalisere et signal tilført denne, og en ADC innrettet for å digitalisere det første fasemodulerte signal før det tilføres DQPD'en, idet QSG'en er innrettet for å motta det andre fasemodulerte signal og avgi tilsvarende I- og Q-signaler til DQPD'en.
Alternativt kan fasedemodulasjonsenheten omfatte en fasekvadratur-demodulator og et Hilbert-transformasjonsfilter, idet Hilbert-transformasjonsfilteret er innrettet for å motta det andre fasemodulerte signal og avgi tilsvarende I- og Q-signaler til fasekvadratur-demodulatoren, mens fasekvadratur-demodulatoren er innrettet for å motta det første fasemodulerte signal.
I dette tilfelle kan fasekvadratur-demodulatoren være den DQPD, mens anordningen også omfatter første og andre ADC'er innrettet for å digitalisere de første og andre fasemodulerte signaler før de tilføres henholdsvis DQPD'en og Hilbert-transformasjonsfilteret.
Oppfinnelsen fremskaffer også en fiberoptiske føleranordning. Anordningen omfatter fortrinnsvis en referanseføler innrettet for å generere det andre fasemodulerte signal. Det er passende at referanseføleren er en fiberoptisk føler som er gjort ufølsom og som omfatter en seriell rekke av hovedsakelig identiske enkeltvise fiberoptiske følere, idet det første fasemodulerte signal oppnås fra en av de fiberoptiske følere i rekken i stedet for referanseføleren. Referanseføleren kan være gjort mekanisk ufølsom, slik at den påviser bare støy som de enkelte fiberoptiske følere utsettes for.
Hver av de individuelle fiberoptiske følere kan ha refleksjonsutstyr for å reflektere stråling mot inngangen til rekken etter at strålingen har passert gjennom en tilhørende individuell fiberoptiske føler. Det er passende at hvert reflekterende utstyr er et fiberkoblet speil koblet inn mellom to enkeltvise fiberoptiske følere.
Den fiberoptiske føleranordning kan ha utstyr for generering av par av optiske pulser og avgivelse av pulsene til rekken av fiberoptiske følere, idet dette utstyr er slik som angitt ovenfor.
Et ytterligere aspekt av oppfinnelsen fremskaffer en fremgangsmåte ved demodulering av et første fasemodulert signal fra en fiberoptisk føleranordning som har en fasemodulasjon tilsvarende et ønsket signal med støy,
der fremgangsmåten omfatter de følgende steg:
(i) det oppnås et andre fasemodulert signal som har en modulasjon tilsvarende støyen alene; og
(ii)de første og andre fasemodulerte signaler tilføres en fasedemodulasjonsenhet, der nevnte fremgangsmåte videre omfatter
digitalisering av det første og andre fasemodulerte signalet ved en ADC;
og å motta det andre fasemodulerte signalet ved en digitalt implementert kvadratursignalgenerator (QSG) og som avgir I- og Q-signaler til en digital fasekvadraturdemodulator (DQPD);
og å blande nevnte I- og Q-signaler med nevnte første fasemodulerte signal ved en digital fasekvadratur-demodulator (DQPD) for å produsere en utmating proporsjonal med nevnte ønskede signal,
karakterisert ved at de utmatende I- og Q-signalene omfatter de følgende steg:
(i) å generere et første mellomliggende signal som har en amplitude eller størrelse som tilsvarer forskjellen mellom frekvensen til det andre fasemodulerte signalet og I- og Q-signalene;
(ii)å generere et andre mellomliggende signal med en amplitude eller størrelse som tilsvarer endringsraten til amplituden eller størrelsen til det første mellomliggende signalet; og
(iii) å benytte det andre mellomliggende signalet til å kontrollere frekvensen til de avgitte I- og Q-signalene ved bruk av en signalgenerator slik at nevnte frekvens bøyer av mot det andre fasemodulerte signalets frekvens; og (iv) å føre tilbake I- og Q-signalene for bruk i steg (i),
og videre hvori det andre fasemodulerte signalet blir generert av en referansesensor gjort ufølsom for å ikke detektere det ønskede signalet, men for å fortsatt detektere støyet.
Nedenfor skal nå utførelser av oppfinnelsen beskrives bare som eksempel med henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke:
Fig.1viser en fiberoptisk føleranordning for tidsdelt multipleksing (TDM) i henhold til oppfinnelsen,
fig.2viser skjematisk demodulasjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen for bruk i anordningen vist i fig.1,
fig.3viser en enkelt demodulatorenhet for bruk i anordningen vist i fig.2,
fig.4viser skjematisk en ytterligere demodulasjonsanordning i henhold til oppfinnelsen for bruk i anordningen vist i fig.2, og
fig.5 og 6 viser skjematisk en ytterligere demodulasjonsanordning i henhold til oppfinnelsen for frembringelse av et demodulert utgangssignal som har redusert støy.
I fig.1 er den fiberoptiske føleranordning for tidsdelt multipleksing (TDM) i henhold til oppfinnelsen generelt angitt med henvisningstallet 100. Anordningen 100 kan brukes i en rekke føleranvendelser, slik som innsamling av seismiske data eller kjøretøytrafikkinformasjon, eventuelt påvisning av ikke-autorisert personell i sikkerhetsanvendelser, slik som område/arealovervåkning.
Anordningen 100 omfatter en følerrekke 115 koblet til den ene ende av en optisk kilde (som omfatter en GaInAsP/InP-halvlederlaser 104) via en optisk fiber 113. En følerrekke 115 omfatter en seriell rekke på ti hovedsakelig identiske fiberoptiske følere 118A - 118J, elleve koblere 116A - 116K og elleve speil 117A - 117K. (Av hensyn til bedre klarhet er koblerene 116C - 116I, speilene 117C - 117I og følerene 118C - 118I utelatt fra fig.1). Hver ende av en gitt fiberoptisk føler 118 er koblet til et speil 117, slik at stråling koblet til vedkommende speil reflekteres tilbake mot fiberen 113. Som et eksempel er føleren 118A koblet ved den ene ende til speilet 117A ved hjelp av kobleren 116A, mens ved den annen ende er den koblet til speilet 117B ved hjelp av kobleren 116B. Likeledes er føleren 118J ved den ene ende koblet til speilet 117J ved hjelp av kobleren 116J, mens den ved den annen ende er koblet til speilet 117K ved hjelp av kobleren 116K. Speilene 117 er forbundet med respektive koblere 116 ved hjelp av respektive like lengder optisk fiber. Følerrekken 115 er via en kobler 114 og en utgangsfiber 119 koblet til inngangen 124 til en demodulasjonsanordning 150.
Den optiske kilde for anordningen 100 omfatter en GaInAsP/InP-laser 104 koblet til to akusto-optiske modulatorer (Bragg-celler) 108A, 108B, som drives av portstyrte signaler (henholdsvis 122V og 122D) fra en høyfrekvenskrets 102. Fortløpende versjoner av signalene 122C og 122D tilføres også de respektive innganger 122A, 122B til demodulasjonssystemet 150.
Optisk stråling med en bølgelengde på 1550 nm avgis fra laseren 104 og kobles inn i en optisk fiber 107. Ved hjelp av en optisk kobler 106 deles strålingen inn i to porsjoner som føres til respektive Bragg-celler 108A, 108B via henholdsvis fiberen 109 og 111. Braggcellene 108A, 108B drives av den høyfrekvente krets 102 og modulerer den inngående stråling fra laseren 104 for å frembringe pulset, frekvensforskjøvet utgangsstråling med en frekvens på henholdsvis ω1og ω2, hvor ω1- ω2= Ω er i størrelsesorden noen få MHz. En puls avgitt fra cellen 108B forsinkes i forhold til en puls avgitt samtidig fra cellen 108A ved hjelp av en forsinkersløyfe 110 som innfører en forsinkelse τ (på f.eks. noen få tusen ns), hvor τ/2 er forskjellen i tid som to deler av en puls delt ved hjelp av en kobler 116 i rekken 115, behøver for å nå påfølgende, etterfølgende speil langs rekken 115. τ/2 er f.eks. forskjellen mellom den tid det tar for den ene del av en puls delt ved kobleren 116A, å nå speilet 117A og den tid det tar for en porsjon av den annen del å nå speilet 117B via kobleren 116B. Pulsene avgitt fra Bragg-cellen 108A og forsinkersløyfen 110 kobles inn i fiberen 113 via kobleren 112.
Strålinger inne i fiberen 113 omfatter således en rekke par pulser hvor den første puls i hvert par har frekvensen ω1og den andre puls i hvert par har frekvensen ω2, idet den andre puls er forsinket i forhold til den første med en forsinkelse τ, og hvor ω1- ω2= Ω er i størrelsesorden noen få MHz og τ er i størrelsesorden noen titalls ns.
Et bestemt par pulser som kommer inn i følerrekken 115 via fiberen 113 blir deretter delt opp på koblerene 116A - 116K. Som et eksempel blir et pulspar tilført følerrekken 115 delt inn i to par av kobleren 116A, dvs. at ett par føres til speilet 117A og reflekteres tilbake mot fiberen 113, mens det annet par føres gjennom den individuelle føler 118A og deles selv opp av kobleren 117B til å frembringe to nye pulspar. Et av disse nye pulspar reflekteres av speilet 117B tilbake til fiberen 113. Siden forskjellen i den tid det tar for en puls å nå det første og andre speil umiddelbart etter oppdelingen i en kobler, er τ/2, har pulspar som reflekteres tilbake til fiberen 113 av disse påfølgende speil en relativ forsinkelse τ og ved rekombinering ved hjelp av vedkommende kobler vil derfor en puls med frekvensen ω2og reflektert ved hjelp av det første speil sammenfalle tidsmessig med en puls med frekvensen ω1og reflektert ved hjelp av det andre speil. I tillegg til frekvensforskjellen ω1- ω2= Ω har pulsene som sammenfaller i tid en faseforskjell tilsvarende faseforskyvningen innført av den enkelte føler plassert mellom det første og andre speil. Denne faseinformasjon gjenvinnes av demodulasjonssystemet 150 og avgis ved 126 for å gi informasjon om fysiske forhold ved den enkelte følers plassering.
Faseinformasjonen kan f.eks. tilsvare en individuell følers akselerasjon når rekken 115 er satt ut for å samle inn seismiske data.
Etter tilførsel av hvert pulspar med frekvens ω1, ω2til rekken 115 avgis en sekvens på 12 pulser fra rekken 115, som kobles inn i en optisk fiber 119. De avgitte pulser er skilt fra hverandre i tid med τ. Den første av de 12 pulser er en puls med frekvens ω1reflektert fra speilet 117A. Hver av de andre til elleve pulser omfatter en første pulskomponent med frekvens ω1tidsmessig på linje med en andre oulskomponent med frekvens ω2, idet disse to pulser er blitt reflektert fra speil plassert på motsatte ender av en individuell føler 118. Særlig reflekteres den første pulskomponent med frekvens ω1fra speilet ved den ende av den individuelle føler som er fjernt fra fiberen 113, mens den andre pulskomponent med frekvens ω2reflekteres fra speilet ved den ende av den individuelle føler som er nærmest fiberen 113. Faseforskjellen mellom første og andre pulskomponent oppstår på grunn av den første pulskomponents faseendring inne i den individuelle føler 118. Den i'te puls (2 ≤ i ≤ 11) i en bestemt utgangssekvens inneholder faseinformasjon fra den (i -1)'te individuelle føler i rekken 115. Den tolvte puls er en med frekvens ω2reflektert fra speilet 117K.
For å samle inn informasjon fra en bestemt individuell føler blir den tilsvarende puls i hver utgangssekvens observert over en tidsperiode ved tidsdemultipleksing av de avgitte pulssekvenser. For f.eks. å samle inn informasjon fra den femte individuelle føler 118E blir den sjette puls i hver avgitte pulssekvens overvåket. Demultipleksingen utføres ved hjelp av demodulasjonssystemet 150. Bragg-cellene 108A, 108B drives slik at perioden hvor pulspar tilføres rekken 115 (dvs. f.eks. forsinkelsen mellom påfølgende pulser med frekvens ω1) er tilstrekkelig lang til å sikre at den tolvte puls i rekken av avgitte pulser kobles ut av rekken 115 og inn i fiberen 119 før det neste pulspar som avgis av cellene 108A, 108B innføres i rekken 115.
Fig.2 viser skjematisk demodulasjonsanordningen 150. Behandlingen av signaler inne i anordningen 150 utføres digitalt under styring fra en eneste klokke (ikke vist). Høyfrekvente signaler fra høyfrekvenskretsen 102 er forbundet med innganger 122A, 122B til systemet 150. Optiske avgivelser fra rekken 150 kobles til en optisk inngang 124 til systemet 150 og påvises av en detektor 176. Avgivelsen fra detektoren 176 digitaliseres av en analog/digital-omformer (ADC) 177 og filtreres ved hjelp av et høypassfilter 178. En tidsdemultiplekser 179 tillater pulser som bærer informasjon fra en bestemt individuell føler i rekken 115 å bli utspurt. I tilfellet av en hvilken som helst av de andre til ellevte pulser i en bestemt sekvens av avgitte pulser fra rekken 115 varierer signalet avgitt fra demultiplekseren 179 som cos( Ωt φ ε) hvor Ω = ω1- ω2, hvor φ er faseinformasjonen fra den bestemte individuelle føler under utspørring og ε et faseuttrykk som representerer de kombinerte virkninger av fasestøy knyttet til faseforskjellen Ω og i faseendringen φ påvist ved hjelp av den bestemte føler under utspørring. Denne fasestøy er 1/f av natur, dvs. at den er en lavfrekvent støy. Avgivelsen fra demultiplekseren 179 blir så tilført en demodulatorenhet 170 (en digital kvadraturdemodulator) som er identisk med demodulatorenheten 156.
Demodulatorenheten 170 er vist i detalj i fig.3. Enheten 170 er en digital fasekvadraturdemodulator (DPQD) som har en inngang 186, to blandere 188A, 188 B, to lavpassfiltre 192A, 192B, en anordning 195 for utførelse av en arktangensfunksjon og en utgang 126. Et inngangssignal på formen cos(Ωt φ ε) fra demultiplekseren 179 tilført ved 186 blandes sammen med hvert av to umodulerte signaler med lik amplitude som har formen cos Ωt og sin Ωt og tilført inngangene 190A, 190B til hver av blanderene 188A, 188B. Amplituden av avgivelsen fra blanderen 188 A har en komponent med en amplitude proporsjonal med cos(φ ε). Avgivelsen fra blanderen 188B har en komponent med en amplitude proporsjonal med sin(φ ε). Lavpassfilterene 192A, 192B fjerner signalkomponenter med frekvens 2 Ω. Signalene avgitt fra blanderene 192A, 192B blir så tilført anordningen 195 for å frembringe et signal med en amplitude proporsjonal med (φ ε) på utgangen 126 fra demodulatorenheten 170 (og som også er avgivelsen fra demodulasjonsanordningen 150).
Med henvisning igjen til fig.2 genereres de to umodulerte signaler med frekvens Ω ved hjelp av en kvadratursignalgenerator (QSG) 157. Et første parti 157A av QSG'en 157 omfatter en andre demodulator 156, en rateomformer 158 og en digital differensiator 160. Det andre parti 157B av QSG'en 157 omfatter en forsterker 162, en initialiseringsbryter 165, et startbuffer 180 og en forsinkerenhet 167. Den direkte digitale syntetisator (DDS) 169 utgjør en tredje del av QSG'en 157. Inngangssignalet til QSG'en 157 frembringes ved å blande sammen utgangssignalene fra høyfrekventkretsen102 for å frembringe et signal med frekvens Ω og disse signaler tilføres inngangene 122A, 122B til demodulasjonssystemet 150. Signalene blandes sammen i blanderen 152, hvis avgivelse ledes til et båndpassfilter 153 for å fjerne dens frekvenssumkomponent og det resulterende signal digitaliseres ved hjelp av en ADC 154. Avgivelsen fra ADC'en 154 tilføres et båndpassfilter 155, hvis utgang er forbundet med inngangen 151 til QSG'en 157.
QSG'en 157 genererer signaler i fase (I) og kvadratur (Q) tilsvarende signalet ved 151 og disse signaler er de umodulerte signaler sinΩt, cosΩt, som tilføres demodulatorenheten 170.
Demodulatoren 156 har den samme struktur som demodulatoren 170. Signalene innført på inngangene 190A, 190B til demodulatorenheten 170 mates også tilbake til tilhørende innganger til demodulatorenheten 156. Avgivelsen fra demodulatoren 156 nedkonverteres med en faktor m ved hjelp av rateomformeren 158 og blir så ledet til en digital lavpassdifferensiator 160. Signalet tilført differensiatoren 160 har en rate på 1/m av klokkefrekvensen for demodulatoren 156. Avgivelsen fra det første parti 157A av QSG'en 157 er et første mellomliggende signal med en størrelse som er proporsjonal med forskjellen i frekvens mellom de umodulerte signaler 190A, 190B og signalet ved 151 som tilføres det første parti 157A.
Avgivelsen fra det første parti 157A av QSG'en 157 forsterkes med en faktor κ ved hjelp av en forsterker 162 og ledes til en andre differensiator som består av en summerer 164, en intialiseringsbryter 165 og en forsinkerfunksjon 167. Utgangssignalet fra det andre parti 157B av QSG'en 157 er et andre mellomliggende signal som brukes for å regulere en direkte digital syntetisator (DDS) (eller en numerisk styringsoscillator) 169 som genererer sinus- og cosinussignalene sin Ωt og cos Ωt for tilførsel til inngangene 190A, 190B til demodulatorenheten 170 og de ekvivalente innganger til demodulatorenheten 156.
Frekvensen av sinus- og cosinussignalene sin Ωt og cos Ωt reguleres av signalet tilført DDS'en. Avgivelsen fra det andre parti 157B av QSG'en 157 er et mellomliggende signal som har en størrelse proporsjonal med endringsraten for størrelsen av det første mellomliggende signal.
Dersom signalet på inngangen 151 til demodulatoren 156 skiller seg med hensyn til frekvens med en mengde Δf fra frekvensen av signalene som føres tilbake til demodulatoren 156 fra de ekvivalente innganger 190A, 190B til demodulatoren 170, blir avgivelsen fra demodulatoren 156 lineær med en helning lik 2πΔf. Ned-omformeren 158 har som oppgave å plassere komponenter med høyere frekvens i utgangssignalet fra demodulatoren 156 utenfor passbåndet for den digitale differensiator 160, hvilket effektivt gir tilbake helningen 2πΔf såvel som lavfrekvente vekselsstrømskomponenter. Støyeffekten σdiff<2>sluppet igjennom av differensiatoren 160 er relatert til hvit støys inngangseffekt, nemlig σε<2>ved σdiff<2>= (π<3>/3)Fc<3>σε<2>, hvor Fcer avskjæringsfrekvensen for differensiatoren 160.
Forsterkeren 162 er inverterende, dvs. κ < 0, slik at avgivelsen εtfra initialiseringsbryteren 165 på tidspunktet t er relatert til dens avgivelse εt-1ved dens foregående syklus (på tidspunktet t -1) ved εt= εt-1-2│κ│πΔf. Det andre parti 157B av QSG'en 157 virker som en bredbåndsdifferensiator. Avgivelsen fra bryteren 165 tilføres DDS'en 169 som derfor regulerer frekvensen av signalene som tilføres blanderene i demodulatorenheten 170, idet disse signaler også mates tilbake til ekvivalente blandere i demodulatoren 156.
Styringssignalet tilført DDS'en 169 representerer en rate som helningen 2πΔf endrer seg med og gir derfor en rask annen ordens korreksjon og frekvenssporing. For at QSG'en 157 skal få stabil drift under oppstarten tilføres en innledningsvis, forhåndsinnstilt styringsverdi til initialiseringsbryteren 165 fra et startbuffer 180, mens bryteren 165 er åpen.
Under driften av demodulasjonssystemet 150 ettersporer I- og Q-signalene avgitt av DDS'en 169 (og som er proporsjonale med henholdsvis sinΩt og cosΩt) og tilført inngangene 190A, 190B til demodulatoren 170, frekvensen Ω av signalet tilført QSG'en 157 ved inngangen 151, men de inneholder ikke høyfrekvent støy generert på grunn av blandingen i blanderen 152.
Fig.4 viser skjematisk en alternativ modulasjonsanordning 250 for bruk i anordningen vist i fig.1. De deler av anordningen 250 som tilsvarer deler i anordningen 150 er merket med henvisningstall som skiller seg med en verdi på 100 fra dem som merker tilsvarende komponenter i fig.1. Anordningen 250 har en QSG 257 som tilsvarer QSG'en 157 i fig.1 og som har første, andre og tredje partier 257A, 257B og 257C. Anordningen 250 styres av to klokker 282, 284 og det tredje parti 257C av QSG'en 257 omfatter to direkte digitale syntetisatorer 269A, 269B og en rateomformer 281. Klokken 282 bestemmer klokkehastigheten for ADC'en 254, båndpassfilteret 255, demodulatorenheten 256 og DDS'en 269B. Klokken 284 bestemmer klokkehastigheten for ADC'en 277, demodulatorenheten 270 og DDS'en 269A.
Den grunnleggende virkemåte av anordningen 250 er den samme som for anordningen 150 vist i fig.2. Optiske utgangspulser fra rekken 115 (fig.1) påvises av en detektor 276 og digitaliseres ved hjelp av en ADC 277 for å bli filtrert av et høypassfilter 278 og demultiplekset av en demultiplekser 279. Avgivelsen fra demultiplekseren 279 omfatter et signal på formen cos(Ωt φ ε), hvis fasekomponent φ ε gjenvinnes av demodulatoren 270 og avgis ved 126. Under driften av systemet 250 ettersporer frekvensen av I-og Q-signalene avgitt fra DDS'en 269B frekvensen av tilførselen til QSG'en 257, idet denne tilførsel genereres ved å blande sammen signaler fra høyfrekvenskretsen 102 og filtrere dem for å fjerne den resulterende frekvenssumkomponent. I motsetning til anordningen 150 blir avgivelsen fra initialiseringsbryteren 265 ikke benyttet til å styre DDS'en 269B (som gir tilbakematning innenfor kvadratursignalgeneratoren (QSG) 257), men blir også ratekonvertert ved hjelp av en andre rateomformer 281 for påfølgende tilførsel til en andre DDS 269A ved en klokkestyrt hastighet som er kompatibel med klokken 284. Omformeren 281 skalerer også signalet fra bryteren 265 med en faktor λ som innstilles til en verdi egnet for å styre DDS'en 269A, forut for bruk av anordningen 250. Anordningen 250 gir forbedret fleksibilitet med hensyn til frekvenssporing og demodulasjon når disse to operasjoner klokkestyres ved forskjellige rater. Demodulatorenheten 270 har innganger 290A, 290B for å motta I- og Q-signalene fra DDS'en 269A.
Fig.5 viser skjematisk en annen demodulasjonsanordning 350 i henhold til oppfinnelsen som også er egnet for bruk i anordningen vist i fig.1 når en av de individuelle følere 118 i rekken 115 blir mekanisk gjort ufølsom overfor signaler som kan påvises av de andre følere samtidig som den er i stand til å påvise støy som er påvist ved hjelp av de andre følere. En føler som er gjort uvirksom utgjør da en referanseføler som bare påviser støy. Systemet 350 virker slik at det frembringes et utgangssignal med liten støy ved 126 tilsvarende fasen av signalene oppnådd fra en de øvrige følere i rekken 115.
De deler av anordningen 350 som tilsvarer deler i anordningen 150 er merket med henvisningstall som skiller seg med en verdi på 200 fra dem som merker tilsvarende komponenter i fig.1. Demodulasjonsanordningen 350 har en eneste (optisk) inngang 124 og en utgang 126. I motsetning til systemene 150 og 250 er det ingen tilførsler av Bragg-celledriversignaler fra høyfrekvenskretsen 102. De avgitte pulser fra rekken 115 påvises (376), digitaliseres (377), båndpassfiltreres (378) og demultiplekses (379) som beskrevet ovenfor. Anordningen 350 omfatter en kvadratursignalgenerator 357 som har første og andre partier 357A, 357B og et tredje parti bestående av en eneste DDS 369.
Signaler fra referanseføleren velges ut av demodulatoren 379 for tilførsel til kvadratursignalgeneratoren (QSG) 357 som avgir tilsvarende signaler i fase (I) og kvadratur (Q) til en fasekvadraturdemodulator 370. Signaler fra andre følere blir sekvensielt demultiplekset og ført til demodulatoren 370 etter å ha blitt forsinket ved hjelp av forsinkerutstyret 381 med en tidsforsinkelse som er lik behandlingsforsinkelsen innført av sløyfen 357. Siden hvert av signalene tilført demodulatoren inneholder den samme fasestøykomponent og siden I- og Q-signalene ikke inneholder annen fasemodulasjon tilsvarer avgivelsen fra demodulatoren 370 meget nær fasen pålagt signalene av føleren, hvis utgangssignal velges av demodulatoren 379 og tilføres demodulatoren 370 via forsinkerutstyret 381, Med andre ord har signalet tilført QSG'en 357 formen cos[Ωt φ(t) ε(t)], hvor ε(t) tilsvarer støy påvist av alle følerene i rekken 115, mens signalet tilført DPQD'en 370 via forsinkerutstyret 381 har formen [Ωt φ(t) ε(t)], hvor ε(t) er den fasemodulasjon som det er ønskelig å påvise. Siden signalet som brukes for demodulasjon (dvs. signalet fra føleren som er gjort ufølsom) også inneholder støyuttrykket, blir signalet avgitt fra DPQD'en 370 i hovedsak bare en funksjon av φ(t) .
Fig.6 viser en annen demodulasjonsanordning 450 i henhold til oppfinnelsen for bruk i systemet vist i fig.1, idet anordningen 450 er et alternativ til anordningen 350. De deler av anordningen 450 som tilsvarer deler i anordningen 150 er merket med henvisningstall som skiller seg med en verdi på 300 fra dem som merker tilsvarende komponenter i fig.1. Slik som med anordningen 350 vist i fig.5 er anordningen 450 beregnet på bruk sammen med en rekke 115, hvor en av følerene brukes som referanseføler for å påvise ren støy i generell nærhet av rekken 115. Signalene som stammer fra referanseføleren blir demultiplekset (479) og ved 451 tilført en QSG 457 som har både et båndpassfilter 497 og et Hilbert-transformasjonsfilter 498. Filteret 498 forskyver fasen av signalet ved 451 med 90<o>. Signaler i fase (I) og kvadratur (Q) som tilsvarer signalet ved 451 avgis fra henholdsvis filtere 497 og 498 og tilføres inngangen til blandere inne i demodulatorenheten 470 for å demodulere signaler som stammer fra andre følere i rekken 115, idet disse tilføres demodulatoren 470 via et lavpassfilter 481. Bruken av et signal som stammer fra referanseføleren for å utføre demodulasjon av signaler som stammer fra andre følere i rekken fjerner fasestøy som ellers ville opptre i avgivelsen ved 126.
Claims (14)
1. Fiberoptisk føleranordning for demodulering av et første fasemodulert signal, hvis modulasjon tilsvarer et ønsket signal og støy, der anordningen omfatter:
en fasedemodulasjonsenhet innrettet for å motta det første fasemodulerte signal og et andre fasemodulert signal, hvis modulasjon i hovedsak bare tilsvarer støy, hvor nevnte demodulasjonsenhet omfatter en kvadratursignalgenerator (QSG) innrettet for å motta det andre fasemodulerte signal og avgi tilsvarende I- og Q-signaler, en fasekvadraturdemodulator (DQPD) tilpasset til å blande nevnte I- og Q-signaler med nevnte første fasemodulerte signal for å produsere en utmating proporsjonalt med nevnte ønskede signal, en ADC innrettet for å digitalisere tilførselen til DQPD’en og QSG’en;
k a r a k t e r i s e r t v e d at QSG’en og DQPD’en er implementert i digital elektronikk, og der QSG’en omfatter:
(i)et første parti for generering av et første mellomliggende signal som reaksjon på tilførselen av inngangssignalet, idet det første mellomliggende signal har en amplitude eller størrelse som er proporsjonal med forskjellen mellom inngangssignalets frekvens og frekvensen av I- og Q-signalene,
(ii)et andre parti for generering av et andre mellomliggende signal som reaksjon på tilførselen av det første mellomliggende signal, idet det andre mellomliggende signal har en størrelse som er proporsjonal med endringsraten for størrelsen av det første mellomliggende signal,
(iii)en signalgenerator for generering av I- og Q-signaler som reaksjon på tilførselen av det andre mellomliggende signal og justering av frekvensen av I- og Q-signalene, slik at nevnte frekvens tenderer mot inngangssignalets frekvens, idet signalgeneratoren er innrettet for å føre I- og Q-signalene tilbake til det første parti. og videre hvori det andre fasemodulerte signalet blir generert av en referansesensor gjort ufølsom for å ikke detektere det ønskede signalet, men for å fortsatt detektere støyet.
2. Anordningen som angitt i krav 1, hvor QSG’en inkluderer et Hilbert-transformasjonsfilter, idet Hilbert-transformasjonsfilteret er innrettet for å motta det andre fasemodulerte signal og avgi tilsvarende I- og Q-signaler til fasekvadratur-demodulatoren, og der fasekvadraturdemodulatoren er innrettet for å motta det første fasemodulerte signal.
3. Anordningen som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav hvor referanseføleren er en fiberoptisk føler som er gjort ufølsom og som omfatter en seriell rekke hovedsakelig identiske, individuelle fiberoptiske følere, idet det første fasemodulerte signal oppnås fra en av de fiberoptiske følere i rekken heller enn referanseføleren.
4. Anordningen som angitt i krav 3, der referanseføleren er gjort ufølsom på mekanisk måte.
5. Anordningen som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, der hver fiberoptisk føler har refleksjonsutstyr for å reflektere stråling mot inngangen til rekken etter at strålingen har passert gjennom en tilsvarende, individuell fiberoptisk føler.
6. Anordningen som angitt i krav 5, der hvert reflekterende utstyr er et fiberkoblet speil koblet mellom to individuelle fiberoptiske følere.
7. Anordningen som angitt i krav 5 eller 6, som videre omfatter utstyr for å generere par av i det minste delvis koherente optiske pulser som reaksjon på første og andre høyfrekvente signaler som har en frekvensforskjell Ω, og utstyr for å tilføre par av pulser til føleren, idet pulsene i hvert par har en frekvensforskjell Ω og en relativ forsinkelse τ, idet forskjellen i veilengde fra påfølgende refleksjonsutstyr til inngangen for rekken er hovedsakelig cτ/2, hvor c er pulsenes hastighet i fiberen.
8. Fremgangsmåte ved demodulering av et første fasemodulert signal fra en fiberoptisk føleranordning som har en fasemodulasjon tilsvarende et ønsket signal med støy,
der fremgangsmåten omfatter de følgende steg:
(i) det oppnås et andre fasemodulert signal som har en modulasjon tilsvarende støyen alene; og
(ii)de første og andre fasemodulerte signaler tilføres en fasedemodulasjonsenhet,
der nevnte fremgangsmåte videre omfatter
digitalisering av det første og andre fasemodulerte signalet ved en ADC;
og å motta det andre fasemodulerte signalet ved en digitalt implementert kvadratursignalgenerator (QSG) og som avgir I- og Q-signaler til en digital fasekvadraturdemodulator (DQPD);
og å blande nevnte I- og Q-signaler med nevnte første fasemodulerte signal ved en digital fasekvadratur-demodulator (DQPD) for å produsere en utmating proporsjonal med nevnte ønskede signal,
k a r a k t e r i s e r t v e d at de utmatende I- og Q-signalene omfatter de følgende steg:
(i) å generere et første mellomliggende signal som har en amplitude eller størrelse som tilsvarer forskjellen mellom frekvensen til det andre fasemodulerte signalet og I- og Q-signalene;
(ii)å generere et andre mellomliggende signal med en amplitude eller størrelse som tilsvarer endringsraten til amplituden eller størrelsen til det første mellomliggende signalet; og
(iii) å benytte det andre mellomliggende signalet til å kontrollere frekvensen til de avgitte I- og Q-signalene ved bruk av en signalgenerator slik at nevnte frekvens bøyer av mot det andre fasemodulerte signalets frekvens; og
(iv) å føre tilbake I- og Q-signalene for bruk i steg (i),
og videre hvori det andre fasemodulerte signalet blir generert av en referansesensor gjort ufølsom for å ikke detektere det ønskede signalet, men for å fortsatt detektere støyet.
9. Anordningen som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav 1 til 7, hvor det første parti omfatter en digital fasekvadratur-demodulator (DPQD) innrettet for å motta det digitaliserte inngangssignal og I- og Q-signalene, og som har sin utgang forbundet med inngangen til en ned-omformer for raten, hvis utgang er forbundet med inngangen til en digital differensiator med en avskjæringsfrekvens som utelukker høyfrekvensinnholdet i inngangssignalet.
10. Anordningen som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav 1 til 7 eller 9, hvor det andre parti omfatter:
(i)en inverterende forsterker innrettet for å motta det første mellomliggende signal,
(ii)en summerer som har en første inngang forbundet med utgangen fra forsterkeren, og (iii)en forsinker koblet mellom utgangen fra summereren og en andre inngang til denne, idet avgivelsen fra summereren tilføres signalgeneratoren.
11. Anordningen som angitt i krav 10, der det andre parti også omfatter en initialiseringsbryter og et startbuffer, idet bryteren er forbundet med utgangen fra summereren, mens forsinkeren forbinder utgangen fra bryteren med summererens andre inngang, og hvor avgivelsen fra initialiseringsbryteren tilføres signalgeneratoren som kan reguleres av startbufferet.
12. Anordningen som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav 1 til 7 eller krav 9 til 11, der signalgeneratoren er en direkte digital syntetisator (DDS) innrettet for å generere I- og Q-signalene som reaksjon på tilførselen av det andre mellomliggende signal.
13. Anordningen som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav 1 til 7 eller krav 9 til 12, og som videre omfatter en ratenedomformer og en andre signalgenerator, idet ned--omformeren er innrettet for å motta det andre mellomliggende signal og avgi et nedkonvertert signal til den andre signalgenerator som er innrettet for å frembringe et andre sett I- og Q-utgangssignaler som reaksjon på tilførselen av det nedkonverterte signal.
14. Anordning som angitt i krav 13 hvor den andre signalgeneratoren en direkte digital syntetisator (DDS).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB0517210.1A GB0517210D0 (en) | 2005-08-23 | 2005-08-23 | Demodulation apparatus |
PCT/GB2006/003065 WO2007023260A1 (en) | 2005-08-23 | 2006-08-17 | Demodulation of phase modulated fibre-optic sensor system signals |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20080846L NO20080846L (no) | 2008-05-23 |
NO342438B1 true NO342438B1 (no) | 2018-05-22 |
Family
ID=35098115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20080846A NO342438B1 (no) | 2005-08-23 | 2008-02-18 | Demodulering av fasemodulerte signaler i et fiberoptisk følersystem |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8023829B2 (no) |
EP (1) | EP1917500B1 (no) |
JP (1) | JP2009506311A (no) |
CN (1) | CN101287965B (no) |
AU (1) | AU2006283424B9 (no) |
GB (1) | GB0517210D0 (no) |
NO (1) | NO342438B1 (no) |
WO (1) | WO2007023260A1 (no) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101125466B1 (ko) | 2009-05-20 | 2012-03-28 | (주) 유식스 | 광섬유센서 위치측정 장치 |
JP2013174563A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光ファイバセンサシステム |
JP6205680B2 (ja) * | 2012-02-29 | 2017-10-04 | 沖電気工業株式会社 | 干渉型光ファイバセンサ |
CN102865914B (zh) * | 2012-09-19 | 2013-12-18 | 朱涛 | 分布式光纤振动传感器 |
EP2860498B1 (en) | 2013-10-09 | 2017-12-06 | Optoplan AS | Processing data from a distributed fibre-optic interferometric sensor system |
JP6651697B2 (ja) | 2015-01-26 | 2020-02-19 | 株式会社ソシオネクスト | 電子回路、電源回路、回路の特性測定方法、及び振幅及び位相特性の演算プログラム |
US11199084B2 (en) | 2016-04-07 | 2021-12-14 | Bp Exploration Operating Company Limited | Detecting downhole events using acoustic frequency domain features |
US11530606B2 (en) | 2016-04-07 | 2022-12-20 | Bp Exploration Operating Company Limited | Detecting downhole sand ingress locations |
EP3583296B1 (en) | 2017-03-31 | 2021-07-21 | BP Exploration Operating Company Limited | Well and overburden monitoring using distributed acoustic sensors |
AU2018321150A1 (en) | 2017-08-23 | 2020-03-12 | Bp Exploration Operating Company Limited | Detecting downhole sand ingress locations |
EA202090867A1 (ru) | 2017-10-11 | 2020-09-04 | Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед | Обнаружение событий с использованием признаков в области акустических частот |
US11859488B2 (en) | 2018-11-29 | 2024-01-02 | Bp Exploration Operating Company Limited | DAS data processing to identify fluid inflow locations and fluid type |
GB201820331D0 (en) | 2018-12-13 | 2019-01-30 | Bp Exploration Operating Co Ltd | Distributed acoustic sensing autocalibration |
WO2020153967A1 (en) | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Phase sensing with redundant sensor difference error detection and smart correction |
WO2021073741A1 (en) | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Lytt Limited | Fluid inflow characterization using hybrid das/dts measurements |
CA3154435C (en) | 2019-10-17 | 2023-03-28 | Lytt Limited | Inflow detection using dts features |
WO2021093974A1 (en) | 2019-11-15 | 2021-05-20 | Lytt Limited | Systems and methods for draw down improvements across wellbores |
WO2021249643A1 (en) | 2020-06-11 | 2021-12-16 | Lytt Limited | Systems and methods for subterranean fluid flow characterization |
EP4168647A1 (en) | 2020-06-18 | 2023-04-26 | Lytt Limited | Event model training using in situ data |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2126820A (en) * | 1982-07-17 | 1984-03-28 | Plessey Co Plc | An optical sensing system |
US4825424A (en) * | 1985-10-21 | 1989-04-25 | Plessey Overseas Limited | Sensing systems |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56154859A (en) | 1980-04-30 | 1981-11-30 | Fujitsu Ltd | Carrier wave regenerating circuit |
GB2197953B (en) * | 1986-11-27 | 1990-06-06 | Plessey Co Plc | Acoustic sensor |
US6985192B1 (en) * | 1999-07-16 | 2006-01-10 | Thomson Licensing | Selective gain adjustment to aid carrier acquisition in a high definition television receiver |
US7346279B1 (en) * | 2002-03-25 | 2008-03-18 | Forster Energy Llc | Optical transceiver using heterodyne detection and a transmitted reference clock |
DE102004054893A1 (de) * | 2004-11-12 | 2006-05-24 | Micronas Gmbh | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Kanalfilterung analog oder digital modulierter TV-Signale |
-
2005
- 2005-08-23 GB GBGB0517210.1A patent/GB0517210D0/en not_active Ceased
-
2006
- 2006-08-17 CN CN2006800383591A patent/CN101287965B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-08-17 JP JP2008527502A patent/JP2009506311A/ja not_active Withdrawn
- 2006-08-17 AU AU2006283424A patent/AU2006283424B9/en not_active Ceased
- 2006-08-17 EP EP06765299.0A patent/EP1917500B1/en not_active Not-in-force
- 2006-08-17 US US12/064,480 patent/US8023829B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-08-17 WO PCT/GB2006/003065 patent/WO2007023260A1/en active Application Filing
-
2008
- 2008-02-18 NO NO20080846A patent/NO342438B1/no not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2126820A (en) * | 1982-07-17 | 1984-03-28 | Plessey Co Plc | An optical sensing system |
US4825424A (en) * | 1985-10-21 | 1989-04-25 | Plessey Overseas Limited | Sensing systems |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101287965B (zh) | 2012-08-08 |
EP1917500B1 (en) | 2015-10-07 |
US20090220244A1 (en) | 2009-09-03 |
CN101287965A (zh) | 2008-10-15 |
NO20080846L (no) | 2008-05-23 |
AU2006283424A1 (en) | 2007-03-01 |
JP2009506311A (ja) | 2009-02-12 |
GB0517210D0 (en) | 2005-09-28 |
WO2007023260A1 (en) | 2007-03-01 |
AU2006283424B9 (en) | 2012-02-02 |
AU2006283424B2 (en) | 2011-11-17 |
US8023829B2 (en) | 2011-09-20 |
EP1917500A1 (en) | 2008-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO342438B1 (no) | Demodulering av fasemodulerte signaler i et fiberoptisk følersystem | |
US7023887B2 (en) | Method and system for controlling optical wavelength based on optical frequency pulling | |
US8144334B2 (en) | Fiber-optic, digital system for laser Doppler vibrometers (LDVs) | |
US8134696B2 (en) | Measuring Brillouin backscatter from an optical fibre using a tracking signal | |
US20090009772A1 (en) | Optical measuring apparatus and optical measuring method | |
JP3808820B2 (ja) | 光サンプリング方法、装置およびプログラム | |
EP1669730A2 (en) | Heterodyne-based optical spectrum analysis using data clock sampling | |
US7095963B2 (en) | Multi-channel optical receiver for processing tri-cell polarization diversity detector outputs | |
NO20030359L (no) | Multikanalinterferometer med fasegenerert baerer demodulasjon og kvadraturfeilskorreksjon | |
AU2002252807A1 (en) | Multichannel interferometer with phase generated carrier demodulation and quadrature error correction | |
US8818762B2 (en) | Method and apparatus for the spatially resolved measurement of a physical variable | |
JP4489790B2 (ja) | 光位相変調評価装置及びその校正方法 | |
EP4123257B1 (en) | Phase tuning and phase stabilization of multiple interferometers | |
JP2002071512A (ja) | 波長分散及び損失波長依存性測定装置 | |
Ghelfi et al. | Ultra-stable radar signal from a photonics-assisted transceiver based on single mode-locking laser | |
US20220411257A1 (en) | Multisensor mems and/or nems measurement system | |
JP3810531B2 (ja) | 光位相特性測定装置及び測定方法 | |
JP3242898B2 (ja) | 光波長制御装置および光波長制御方法 | |
WO2021065106A1 (ja) | 振動計 | |
CN117554923A (zh) | 雷达运行系统 | |
JP2005017129A (ja) | 波長分散測定装置 | |
JPH04245822A (ja) | 周波数多重光通信システムにおける周波数間隔安定化装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: OPTASENSE HOLDINGS LTD, GB |
|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |