RU128372U1 - FIBER OPTICAL SECURITY DEVICE BASED ON RELAY SCATTERING - Google Patents

FIBER OPTICAL SECURITY DEVICE BASED ON RELAY SCATTERING Download PDF

Info

Publication number
RU128372U1
RU128372U1 RU2012154878/08U RU2012154878U RU128372U1 RU 128372 U1 RU128372 U1 RU 128372U1 RU 2012154878/08 U RU2012154878/08 U RU 2012154878/08U RU 2012154878 U RU2012154878 U RU 2012154878U RU 128372 U1 RU128372 U1 RU 128372U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
optical
mixer
circulator
fiber
Prior art date
Application number
RU2012154878/08U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Викторович Горбачев
Сергей Яковлевич Самохвалов
Original Assignee
Олег Викторович Горбачев
Сергей Яковлевич Самохвалов
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 Олег Викторович Горбачев, Сергей Яковлевич Самохвалов filed Critical Олег Викторович Горбачев
Priority to RU2012154878/08U priority Critical patent/RU128372U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU128372U1 publication Critical patent/RU128372U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

Волоконно-оптическое охранное устройство на основе рэлеевского рассеяния, содержащее источник когерентного излучения, волоконно-оптический кабель и фотоприемник, оптический разветвитель и оптический циркулятор, отличающеесятем, что в устройстве используется одномодовый волоконно-оптический кабель, первый выход оптического разветвителя через модулятор оптического излучения и циркулятор соединен с одномодовым волоконно-оптическим кабелем, третий выход циркулятора соединен со смесителем, через балансный фотодетектор, а второй вход фотодетектора соединен со вторым выходом оптического разветвителя через регулятор поляризации и фаз, второй вход смесителя соединен с одним из выходов формирователя зондирующего сигнала, другой выход формирователя соединен с управляющим входом модулятора, а выход смесителя соединен с выходом устройства через фильтр нижних частот.A fiber-optic security device based on Rayleigh scattering containing a coherent radiation source, a fiber optic cable and a photodetector, an optical splitter and an optical circulator, characterized in that the device uses a single-mode fiber optic cable, the first output of the optical splitter through an optical radiation modulator and a circulator connected to a single-mode fiber-optic cable, the third output of the circulator is connected to the mixer, through a balanced photodetector, and the second input a photodetector is connected to the second output of the optical splitter through a polarization and phase regulator, the second input of the mixer is connected to one of the outputs of the probing signal shaper, the other output of the shaper is connected to the control input of the modulator, and the output of the mixer is connected to the output of the device through a low-pass filter.

Description

Полезная модель относится к оптико-волоконным устройствам, предназначенным для охраны объектов с большой территорией.The utility model relates to fiber-optic devices designed to protect objects with a large territory.

Общеизвестные охранные оптоволоконные устройства (см., например, патенты на изобретение №2128858, 1999 г., или №2311687, 2004 г.) в основном предназначены для охраны объектов с небольшим периметром. Ввод светового импульса, осуществляется в начале оптического кабеля, а вывод на его конце, который обычно находятся на пульте контроля. При этом, сам оптический кабель, обычно, охватывает периметр охраняемой территории, например, охранная система «Сова» (7.html). В устройстве имеется блок приема оптического излучения (БПи), и блок обработки (БО), позволяющие определить вибрацию кабеля и приблизительно локализовать участок механического воздействия вдоль кабеля, путем обработки полученной блоком БПи информации.Well-known security fiber optic devices (see, for example, invention patents No. 2188858, 1999, or No. 2311687, 2004) are mainly intended for the protection of objects with a small perimeter. The input of the light pulse is carried out at the beginning of the optical cable, and the output at its end, which is usually located on the control panel. Moreover, the optical cable itself usually covers the perimeter of the protected area, for example, the SOVA security system (7.html). The device has a unit for receiving optical radiation (BPi), and a processing unit (BO), which can determine the vibration of the cable and approximately localize the area of mechanical stress along the cable by processing the information received by the BPI unit.

Известны также, волоконно-оптические устройства охранной сигнализации (см., например, патент на изобретение №95108004, 1997 г.), работающие на основе анализа отраженного светового сигнала в многомодовом волоконно-оптическом кабеле. Однако размеры охраняемых объектов с помощью таких устройств ограничены сотнями метров (до 1 км), а участок локализации воздействия не может быть менее 100 м.Fiber-optic alarm devices are also known (see, for example, patent for invention No. 95108004, 1997), operating on the basis of analysis of the reflected light signal in a multimode fiber-optic cable. However, the size of the protected objects using such devices is limited to hundreds of meters (up to 1 km), and the site of localization of the impact cannot be less than 100 m.

Техническим результатом заявляемой полезной модели «Волоконно-оптическое охранное устройство на основе рэлеевского рассеяния», является увеличение дальности обнаружения механического воздействия на оптоволоконный кабель (почти на два порядка, до 100 км), и увеличение точности локализации этого воздействия (со 100 до 3-х метров, за счет технического решения).The technical result of the claimed utility model "Fiber-optic security device based on Rayleigh scattering" is to increase the detection range of mechanical effects on the optical fiber cable (by almost two orders of magnitude, up to 100 km), and to increase the accuracy of localization of this effect (from 100 to 3 meters, due to technical solutions).

Технический результат достигается тем, что в заявляемой полезной моделе. используется одномодовый оптоволоконный кабель, а механическая вибрация, воздействующая на кабель, вследствие рэлеевского рассеяния света в одномодовом оптоволокне, приводит к его линейной поляризации. Устройство содержит блок для формирования оптического зондирующего сигнала, и его направленного ввода в акустически чувствительное волокно 5 (АЧВ) волоконно-оптического кабеля (фиг.1). Эту функцию выполняет генератор лазерного излучения 1 (ГЛИ), работающий в непрерывном режиме на длине волны в инфракрасном спектре, с узкой линией и высокой мощностью. В устройстве имеется блок приема и предварительной обработки сигналов, отраженных от хаотически расположенных в 5 (АЧВ) центров рэлеевского рассеяния. Излучаемый 1 (ГЛИ) сигнал, делится в соотношении 20:80% с помощью оптического разветвителя 2(ОР). При этом большая часть излучаемого сигнала, преобразуется в модуляторе оптического излучения 3 (МОИ) в сдвинутый по частоте на 100 МГц импульсный сигнал. В состав 3 (МОИ) входит акустический модулятор, а формирование зондирующего сигнала осуществляется с помощью двойного балансного смесителя и балансного усилителя мощности. На вход 1 формирователя зондирующего сигнала 6 (ФЗС) подаются короткие (50 нс) периодические импульсы с большой скважностью (период 50 мкс). а на вход 2 подается синусоидальный сигнал с частотой 100 МГц.The technical result is achieved by the fact that in the inventive utility model. a single-mode fiber optic cable is used, and mechanical vibration acting on the cable due to Rayleigh scattering of light in a single-mode fiber leads to its linear polarization. The device comprises a unit for generating an optical probe signal, and its directional input into the acoustically sensitive fiber 5 (AFC) of the optical fiber cable (Fig. 1). This function is performed by a laser radiation generator 1 (GLI), operating continuously at a wavelength in the infrared spectrum, with a narrow line and high power. The device has a block for receiving and preprocessing signals reflected from randomly located 5 (AFC) Rayleigh scattering centers. Radiated 1 (GLI) signal is divided in a ratio of 20: 80% using an optical splitter 2 (OR). In this case, most of the emitted signal is converted in the optical radiation modulator 3 (MOI) into a pulsed signal shifted in frequency by 100 MHz. Part 3 (MY) includes an acoustic modulator, and the formation of the probing signal is carried out using a double balanced mixer and a balanced power amplifier. At the input 1 of the shaper of the probing signal 6 (FZS), short (50 ns) periodic pulses with a high duty cycle (period of 50 μs) are applied. and a sinusoidal signal with a frequency of 100 MHz is supplied to input 2.

Оптический зондирующий сигнал после модуляции в 3 (МОИ) через оптический циркулятор подается в 5 (АЧВ). Отраженный от центров рэлеевского рассеяния в 5 (АЧВ) сигнал, возвращается в плечо 2 оптического циркулятора 4 (ОЦ), и через него поступает на вход 1 узла балансного фото-детектирования 8 (БФД). На другой 2-й вход балансного фото-детектирования 8 (БФД) поступает немодулированный сигнал со второго выхода 2(ОР). Согласование состояний поляризации и фаз осуществляет регулятор 7 (РПФ). Электрический импульсный сигнал с частотой заполнения 100 МГц на выходе 8 (БФД) демодулируется с помощью смесителя 9 (СМ), аналогичного смесителю в 6 (ФЗС), и импульсы, амплитуда которых зависит от изменения фазы оптического излучения вследствие акустического воздействия, выделяются с помощью фильтра нижних частот 10(ФНЧ) с полосой 20 МГц.The optical sounding signal after modulation to 3 (MOI) through the optical circulator is fed to 5 (APC). The signal reflected from the Rayleigh scattering centers at 5 (APF) returns to the arm 2 of the optical circulator 4 (OC), and through it enters the input 1 of the balanced photodetection unit 8 (BFD). The other 2nd input of balanced photo-detection 8 (BFD) receives an unmodulated signal from the second output 2 (OR). The coordination of polarization states and phases is carried out by the regulator 7 (RPF). An electric pulse signal with a filling frequency of 100 MHz at the output 8 (BFD) is demodulated using a mixer 9 (SM), similar to a mixer in 6 (FZS), and pulses whose amplitude depends on the phase change of the optical radiation due to acoustic exposure are extracted using a filter low frequencies 10 (low-pass filter) with a band of 20 MHz.

Были проведены испытания заявляемой полезной модели. При этом в устройстве использовалось следующее стандартное оборудование:Tests of the claimed utility model have been conducted. In this case, the device used the following standard equipment:

1. ГЛИ - генератор лазерного излучения (использовался прецизионный лазер PS-LM-1550.92-100-06, работающий в непрерывном режиме на длине волны 1550.92 нм;1. GLI - laser radiation generator (used precision laser PS-LM-1550.92-100-06, operating in continuous mode at a wavelength of 1550.92 nm;

2. ОР - оптический разветвитель (использовался СЕ-1-2X2-1,3/1,55-20%*80%-10-FC/APC);2. OP - optical splitter (used CE-1-2X2-1.3 / 1.55-20% * 80% -10-FC / APC);

3. МОИ - модулятор оптического излучения (использовался акустический модулятор АОМ -1550-01);3. MY - optical radiation modulator (the acoustic modulator AOM -1550-01 was used);

4. ОЦ - оптический циркулятор (CIR-4-15-1-10-FА);4. OTs - optical circulator (CIR-4-15-1-10-FA);

5. АЧВ - акустически чувствительное волокно (G.652);5. APF - acoustically sensitive fiber (G.652);

6. ФЗС - формирователь зондирующего сигнала (использовался двойной балансный смеситель на микросхеме LAM - 81008, и балансный усилитель мощности на двух микросхемах BGY85);6. FZS - probing signal shaper (a double balanced mixer on the LAM - 81008 chip was used, and a balanced power amplifier on two BGY85 chips);

7. РПФ - регулятор поляризации и фаз (FPC030);7. RPF - polarization and phase regulator (FPC030);

8. БФД - балансный фотодетектор (PDB410);8. BFD - balanced photodetector (PDB410);

9. СМ- смеситель (LAM-81008);9. SM-mixer (LAM-81008);

10. ФНЧ - фильтр нижних частот;10. Low-pass filter - low-pass filter;

В процессе испытаний было установлено, что дальность обнаружения механического воздействия на оптоволоконный кабель значительно увеличилась (с 1 км, до 100 км).During the tests, it was found that the detection range of the mechanical impact on the fiber optic cable increased significantly (from 1 km to 100 km).

Точность волоконно-оптического охранного устройства на основе рэлеевского рассеяния, при определении места механического воздействия на оптический одномодовый кабель увеличилась в несколько десятков раз, и при длине кабеля 5 км, составляла всего 5 м.The accuracy of a fiber-optic security device based on Rayleigh scattering, when determining the place of mechanical impact on an optical single-mode cable, increased several tens of times, and with a cable length of 5 km, it was only 5 m.

Данную полезную модель можно с успехом использовать для охраны объектов, соизмеримых по площади с Москвой, ограниченной МКАД. Очень эффективно данное устройство может применяться для охраны нефтепроводов и газопроводов, а также, автомобильных и железнодорожных магистралей большой протяженности, и для охраны пограничной полосы.This utility model can be successfully used to protect objects commensurate in area with Moscow, limited by the Moscow Ring Road. Very effectively, this device can be used to protect oil pipelines and gas pipelines, as well as highways and railways, and to protect the border strip.

Claims (1)

Волоконно-оптическое охранное устройство на основе рэлеевского рассеяния, содержащее источник когерентного излучения, волоконно-оптический кабель и фотоприемник, оптический разветвитель и оптический циркулятор, отличающееся тем, что в устройстве используется одномодовый волоконно-оптический кабель, первый выход оптического разветвителя через модулятор оптического излучения и циркулятор соединен с одномодовым волоконно-оптическим кабелем, третий выход циркулятора соединен со смесителем, через балансный фотодетектор, а второй вход фотодетектора соединен со вторым выходом оптического разветвителя через регулятор поляризации и фаз, второй вход смесителя соединен с одним из выходов формирователя зондирующего сигнала, другой выход формирователя соединен с управляющим входом модулятора, а выход смесителя соединен с выходом устройства через фильтр нижних частот.
Figure 00000001
A fiber optic security device based on Rayleigh scattering, containing a coherent radiation source, a fiber optic cable and a photodetector, an optical splitter and an optical circulator, characterized the fact that the device uses a single-mode fiber-optic cable, the first output of the optical splitter through the optical radiation modulator and the circulator is connected to the single-mode fiber-optic cable, the third output of the circulator is connected to the mixer, through a balanced photodetector, and the second input of the photodetector is connected to the second output of the optical splitter through the polarization and phase regulator, the second input of the mixer is connected to one of the outputs of the driver of the probe signal, the other output of the driver is connected to the control input of the modulator, and the output of the mixer is connected to the output of the device through a low-pass filter.
Figure 00000001
RU2012154878/08U 2012-12-19 2012-12-19 FIBER OPTICAL SECURITY DEVICE BASED ON RELAY SCATTERING RU128372U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154878/08U RU128372U1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 FIBER OPTICAL SECURITY DEVICE BASED ON RELAY SCATTERING

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154878/08U RU128372U1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 FIBER OPTICAL SECURITY DEVICE BASED ON RELAY SCATTERING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU128372U1 true RU128372U1 (en) 2013-05-20

Family

ID=48804417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012154878/08U RU128372U1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 FIBER OPTICAL SECURITY DEVICE BASED ON RELAY SCATTERING

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU128372U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712773C1 (en) * 2019-03-18 2020-01-31 Сергей Яковлевич Самохвалов Optical fiber acoustic emission method with multilayer coating of optical fiber with substances with different brittleness

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712773C1 (en) * 2019-03-18 2020-01-31 Сергей Яковлевич Самохвалов Optical fiber acoustic emission method with multilayer coating of optical fiber with substances with different brittleness

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6552983B2 (en) Brillouin scattering measurement method and Brillouin scattering measurement apparatus
CN107664541A (en) A kind of distributed optical fiber vibration and Temperature fusion sensor-based system and method
EP3098651B1 (en) Light pulse compression reflectometer
ES2893548T3 (en) Optoelectronic device for distributed measurement based on fiber optics
CN102829807B (en) BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analyzer) and POTDR (Polarization Optical Time Domain Reflectometer) combined distributed type optical fiber sensing system
JP6308160B2 (en) Optical fiber strain measuring device and optical fiber strain measuring method
CN104819770B (en) Phase optical time domain reflecting device and method with phase demodulating is detected based on heterodyne
AU2020102296A4 (en) A distributed optical fiber sensing system based on heterodyne detection technology
US20200355547A1 (en) Event Positioning Method, Device and Application in Distributed Fiber Vibration Monitoring System
CN103954349A (en) Lateral positioning method for distributed optical fiber vibration sensing system
GB0424305D0 (en) Phase-disturbance location and measurement in optical-fibre interferometric reflectometry
WO2007136681A3 (en) Method and apparatus for measuring high-bandwidth electrical signals using modulation in an optical probing system
EA034423B1 (en) Method for digitally processing a signal generated by an optoelectronic distributed measuring device based on brillouin scattering
WO2010030884A3 (en) Compact fiber optic geometry for a counter chirp fmcw coherent laser radar
CN102645268A (en) Optical frequency division multiplexing phase-sensitive optical time domain reflectometer
CN104792342A (en) Distributed optical fiber sensing device with two parameter measuring functions
US10190940B2 (en) Spectrally efficient optical frequency-domain reflectometry using I/Q detection
RU2530244C2 (en) Distributed coherent reflectometric system with phase demodulation (versions)
Sun et al. Wideband fully-distributed vibration sensing by using UWFBG based coherent OTDR
RU2532562C1 (en) Distributed sensor of acoustic and vibration actions
RU128372U1 (en) FIBER OPTICAL SECURITY DEVICE BASED ON RELAY SCATTERING
Xiong et al. 100km dynamic strain sensing via CP-ΦOTDR
Madsen et al. Intruder signature analysis from a phase-sensitive distributed fiber-optic perimeter sensor
Zhong et al. Influences of pulse parameters on the performance of double-pulse ϕ-OTDR
He et al. Distributed vibration sensing with high frequency response based on frequency division multiplexing

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20130616