Claims (11)
1. Распределенная волоконно-оптическая система регистрации виброакустических сигналов, содержащая кабельную или отдельную волоконно-оптическую измерительную линию на одномодовом оптическом волокне длиной Lи от ~10 м до ~100 км с установленным на ее удаленном конце френелевским зеркалом или фарадеевским отражателем с одной стороны и присоединенную с другой стороны к оптоэлектронному блоку системы, состоящему из одночастотного непрерывного и малошумящего лазерного источника с волоконным выходом, с узкой спектральной линией и большой длиной когерентности Lк=1-10 км излучения, оптически соединенного с одним первым входом направленного одномодового разветвителя Х-типа, первый выход которого оптически присоединен к указанной измерительной волоконной линии, а второй выход оптически присоединен к звукоизолированной катушке из одномодового волокна длиной плеча опорного канала длиной Lo, примерно равной по длине плечу измерительной кабельной волоконной линии Lо≈Lи с разницей длин меньше длины когерентности излучения лазерного источника Lи-Lo≤Lк, последовательно присоединенной к френелевскому или фарадеевскому отражателю на втором конце, образующие разомкнутую двух плечевую схему волоконного интерферометра Майкельсона, сигналы с которого поступают со второго входа/выхода направленного волоконного разветвителя на малошумящий фотоприемник и регистратор виброакустических сигналов; при этом в качестве локальных датчиков вибрационных сигналов, используются линейные отрезки одномодового оптического волокна в волоконно-оптической измерительной линии, непосредственно укрепленные на вибрирующей поверхности объекта, а в качестве датчиков акустических сигналов используется по меньшей мере одна малогабаритная катушка из одномодового оптического волокна или по меньшей мере один многовитковый элемент из одномодового оптического волокна в волоконно-оптической измерительной линии.1. A distributed fiber-optic system for recording vibro-acoustic signals, containing a cable or a separate fiber-optic measuring line on a single-mode optical fiber of length L and from ~ 10 m to ~ 100 km with a Fresnel mirror or a Faraday reflector mounted on its remote end on one side and connected on the other hand to the optoelectronic block of the system, consisting of a single-frequency continuous and low noise laser source with a fiber output, with a narrow spectral line and a long coherence L k = 1-10 km of radiation optically connected to one first input of an X-type directional single-mode splitter, the first output of which is optically connected to the indicated measuring fiber line, and the second output is optically connected to a soundproof coil of single-mode fiber with the length of the support channel arm length L o, equal to approximately the length of the measuring cable shoulder fiber line L of ≈L and the difference of the lengths is less than the coherence length of the laser radiation source L and -L o ≤L to sequentially Preece Inonii to Fresnel or Faraday reflector at a second end forming an open circuit two shoulder fiber Michelson interferometer whose output signals are fed to the second input / output fiber directional coupler to a low-noise photoreceiver and recorder vibroacoustic signals; in this case, as local sensors of vibrational signals, linear segments of a single-mode optical fiber are used in a fiber-optic measuring line directly mounted on the vibrating surface of the object, and at least one small-sized coil of a single-mode optical fiber or at least one is used as acoustic signal sensors one multi-turn element from a single-mode optical fiber in a fiber-optic measuring line.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что лазерный источник имеет длину волны в диапазоне 1,53-1,57 мкм, соответствующем полосе усиления эрбиевых оптических усилителей на одномодовом волокне.2. The system according to claim 1, characterized in that the laser source has a wavelength in the range of 1.53-1.57 μm, corresponding to the gain band of erbium-doped optical amplifiers based on single-mode fiber.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что лазерный источник имеет непрерывную оптическую мощность в волокне не более 1 мВт для устранения эффекта вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна и нарушения работы измерительной системы на основе волоконного интерферометра Майкельсона с большими длинами плеч ~1-100 км, при мощности лазерного источника 10 мВт и больше один одночастотный лазер может использоваться в качестве источника высокогерентного излучения одновременно по меньшей мере в десяти измерительных системах при разветвлении излучения направленным разветвителем на 10 волоконных каналов.3. The system according to claim 1, characterized in that the laser source has a continuous optical power in the fiber of not more than 1 mW to eliminate the effect of stimulated Mandelstam-Brillouin scattering and disruption of the measurement system based on a Michelson fiber interferometer with large arm lengths of ~ 1-100 km, with a laser source power of 10 mW or more, one single-frequency laser can be used as a high-coherence radiation source simultaneously in at least ten measuring systems when the beam is branched directional splitter into 10 fiber channels.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что для увеличения квантовой чувствительности фотоприемника между вторым входом/выходом направленного разветвителя перед фотоприемником включен волоконно-оптический малошумящий усилитель (эрбиевый, рамановский или полупроводниковый).4. The system according to claim 1, characterized in that to increase the quantum sensitivity of the photodetector between the second input / output of the directional coupler in front of the photodetector, a fiber-optic low-noise amplifier (erbium, Raman or semiconductor) is included.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве лазерного источника на длинах волн около 1,55 мкм с узкими спектральными линиями Δν~100 кГц÷1 МГц и с длиной когерентности излучения, соответственно, Lк=c/Δν~300 м÷3 км используется полупроводниковый лазер с распределенной обратной связью (РОС-лазеры).5. The system according to claim 1, characterized in that as a laser source at wavelengths of about 1.55 μm with narrow spectral lines Δν ~ 100 kHz ÷ 1 MHz and with a radiation coherence length, respectively, L k = c / Δν ~ 300 m ÷ 3 km a distributed feedback semiconductor laser is used (ROS lasers).
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве лазерного источника на длинах волн около 1,55 мкм с узкими спектральными линиями Δν~10 кГц÷1 МГц и с длиной когерентности излучения, соответственно, Lк=c/Δν~300 м÷30 км используется полупроводниковый лазер с внешним резонатором на волоконных брэгговских решетках (РОС-ВБР).6. The system according to claim 1, characterized in that as a laser source at wavelengths of about 1.55 μm with narrow spectral lines Δν ~ 10 kHz ÷ 1 MHz and with a radiation coherence length, respectively, L k = c / Δν ~ 300 m ÷ 30 km a semiconductor laser with an external resonator based on fiber Bragg gratings (ROS-VBR) is used.
7. Волоконно-оптическая измерительная линия по п.1, отличающаяся тем, что используются типы волоконного кабеля с гидрофобным наполнителем и покрытий волокна, повышающие чувствительность волокна в кабеле к вибрациям и звуку.7. The fiber optic measuring line according to claim 1, characterized in that the types of fiber cable with a hydrophobic filler and fiber coatings are used to increase the sensitivity of the fiber in the cable to vibrations and sound.
8. Система по п.1, отличающаяся тем, что для определения координат отдельных чувствительных элементов датчиков звука или вибраций на волоконно-оптической измерительной линии применяются локальные периодически излучающие источники (например, пьезоизлучатели или виброзвонки), обозначающие координату датчика по заранее заданной определенной частоте звучания.8. The system according to claim 1, characterized in that to determine the coordinates of the individual sensitive elements of sound or vibration sensors on a fiber-optic measuring line, local periodically emitting sources (for example, piezoelectric emitters or vibrating bells) are used, indicating the coordinate of the sensor at a predetermined specific sound frequency .
9. Система по п.1, отличающаяся тем, что френелевский отражатель имеет 4%-ный скол торца одномодового волокна или полированный торец оптического наконечника.9. The system according to claim 1, characterized in that the Fresnel reflector has a 4% chipped end of a single-mode fiber or a polished end of the optical tip.
10. Система по п.1, отличающаяся тем, что волоконно-оптическая измерительная линия имеет два или несколько витков в многовитковых элементах диаметром не более 10 см, сохраняющих верхнюю рабочую частоту чувствительного элемента как приемной акустической антенны - датчика звука.10. The system according to claim 1, characterized in that the fiber-optic measuring line has two or more turns in multi-turn elements with a diameter of not more than 10 cm, preserving the upper working frequency of the sensitive element as a receiving acoustic antenna - a sound sensor.
11. Система по п.1, отличающаяся тем, что волоконно-оптическая измерительная линия имеет многовитковые чувствительные элементы диаметром не более 10 см с длиной волокна в них ~10-100 м.
11. The system according to claim 1, characterized in that the fiber-optic measuring line has multi-turn sensitive elements with a diameter of not more than 10 cm with a fiber length of ~ 10-100 m.