RU2105955C1 - Fiber-optical meter of vertical distribution of velocity of sound in ocean - Google Patents

Fiber-optical meter of vertical distribution of velocity of sound in ocean Download PDF

Info

Publication number
RU2105955C1
RU2105955C1 RU95107378A RU95107378A RU2105955C1 RU 2105955 C1 RU2105955 C1 RU 2105955C1 RU 95107378 A RU95107378 A RU 95107378A RU 95107378 A RU95107378 A RU 95107378A RU 2105955 C1 RU2105955 C1 RU 2105955C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
meter
ocean
processing
subject
Prior art date
Application number
RU95107378A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95107378A (en
Inventor
Ю.Н. Власов
В.К. Маслов
С.В. Сильвестров
А.Д. Толстоухов
Original Assignee
Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений"
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 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" filed Critical Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений"
Priority to RU95107378A priority Critical patent/RU2105955C1/en
Publication of RU95107378A publication Critical patent/RU95107378A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2105955C1 publication Critical patent/RU2105955C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: underwater acoustics, determination of dependence of velocity of sound on depth of ocean. SUBSTANCE: meter incorporates fiber-optical coils attached to rod-towline at equal distances, source 3 of coherent light, photodetector 4 optically coupled with interferometer, phase shifter 5, projector and unit 9 for processing and recording. EFFECT: improved operational characteristics. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для определения зависимости скорости звука от координаты, например по глубине океана. The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to determine the dependence of the speed of sound on the coordinate, for example, by the depth of the ocean.

Известен измеритель того же назначения, содержащий установленные по вертикали импульсный гидроакустический излучатель и несколько отражателей звука, а также блоки обрабатывающей и регистрирующей аппаратуры [1]
Недостатком известного измерителя является отсутствие оптического сигнала на его выходе, что затрудняет его согласование с оптической линией связи, которая в недалеком будущем будет являться основным каналом передачи информации.
Known meter of the same purpose, containing vertically mounted pulsed sonar emitter and several reflectors of sound, as well as blocks of processing and recording equipment [1]
A disadvantage of the known meter is the lack of an optical signal at its output, which makes it difficult to coordinate with the optical communication line, which in the near future will be the main channel for transmitting information.

Известен измеритель вертикального распределения скорости звука в океане, содержащий закрепленные на штанге-буксире на фиксированном расстоянии друг от друга контрольные элементы, импульсный гидроакустический излучатель, установленный на одном из концов штанги- буксира, напротив контрольных элементов, блок обработки и регистрации [2]
Данный измеритель принят за прототип.
A known meter of the vertical distribution of the speed of sound in the ocean, containing control elements fixed to a tugboat at a fixed distance from each other, a pulsed sonar emitter mounted at one end of the tugboat, opposite the control elements, processing and recording unit [2]
This meter is taken as a prototype.

Недостатком прототипа является отсутствие на выходе измерителя оптического сигнала. The disadvantage of the prototype is the absence of an optical signal at the output of the meter.

Техническим результатом, получаемым при внедрении изобретения, является обеспечение на выходе измерителя вертикального распределения скорости звука оптического сигнала, несущего информацию об измеряемом поле скоростей. The technical result obtained by the implementation of the invention is the provision at the output of the meter of the vertical distribution of the speed of sound of an optical signal that carries information about the measured velocity field.

Данный технический результат получают за счет того, что в известный измеритель вертикального распределения скорости звука в океане, содержащий закрепленные на штанге-буксире на фиксированном расстоянии друг от друга контрольные элементы, импульсный гидроакустический излучатель, установленный на одном из концов штанги-буксира, напротив контрольных элементов, блок обработки и регистрации, введены источник когерентного света и фотоприемник, выход которого подключен к входу блока обработки и регистрации, а контрольные элементы выполнены в виде чувствительных волоконных катушек, образованных расположенными по длине штанги-буксира опорным и предметным волокнами, причем источник когерентного света, фотоприемник, опорное волокно и предметное волокно оптически согласованы в интерферометр, посредством волоконной линии связи. This technical result is obtained due to the fact that in the known meter of the vertical distribution of the speed of sound in the ocean, containing control elements fixed to the tow bar at a fixed distance from each other, a pulsed sonar emitter mounted at one end of the tow bar, opposite the control elements , a processing and registration unit, a coherent light source and a photodetector are introduced, the output of which is connected to the input of the processing and registration unit, and the control elements are made s in the form of sensitive fiber coils formed by the supporting and subject fibers located along the length of the tow bar, the coherent light source, photodetector, reference fiber and subject fiber being optically matched to the interferometer via a fiber communication line.

При этом в предметном или опорном оптическом волокне установлено фазосдвигающее устройство. At the same time, a phase-shifting device is installed in the subject or reference optical fiber.

Импульсный гидроакустический излучатель подключен к генератору широтно-импульсных сигналов, а блок обработки и регистрации включает полосовой фильтр, вход которого является входом этого блока. A pulsed sonar emitter is connected to a pulse-width signal generator, and the processing and recording unit includes a band-pass filter, the input of which is the input of this unit.

На фиг.1 представлена конструктивная схема измерителя; на фиг.2 - оптическая схема измерителя; на фиг. 3-5 временные диаграммы, поясняющие принцип работы измерителя. Figure 1 presents the structural diagram of the meter; figure 2 is an optical diagram of the meter; in FIG. 3-5 time diagrams explaining the principle of operation of the meter.

Измеритель содержит (фиг. 1) закрепленные на штанге-буксире 1 на известном расстоянии друг от друга контрольные элементы в виде волоконно-оптических катушек 2, источник 3 когерентного света и фотоприемник 4, оптически согласованные в интерферометр (фиг.2). The meter contains (Fig. 1) fixed on the tow bar 1 at a known distance from each other control elements in the form of fiber optic coils 2, a source of coherent light 3 and a photodetector 4, optically matched to the interferometer (figure 2).

Волоконные катушки 2 в интерферометре расположены в его опорном и предметном плечах (волокнах) и представляют собой чувствительные элементы, выполненные в виде отдельных частей предметного и опорного волокон. Все волоконные катушки 2 расположены в исследуемой среде, поэтому их деление на предметные и опорные является условным (на фиг.2 предметные катушки обозначены условно под позицией 21, а опорные под позицией 22.Fiber coils 2 in the interferometer are located in its supporting and subject shoulders (fibers) and are sensitive elements made in the form of separate parts of the subject and reference fibers. All fiber coils 2 are located in the medium under study, therefore, their division into subject and support is conditional (in figure 2, the subject coils are conventionally designated under the position 2 1 , and the support under the position 2 2 .

В предметном или опорном оптических волокнах установлено фазосдвигающее устройство 5. In the subject or reference optical fibers installed phase-shifting device 5.

Напротив чувствительных элементов установлен импульсный гидроакустический излучатель 6. Opposite the sensing elements mounted pulsed sonar emitter 6.

В частном случае импульсный гидроакустический излучатель 6 может быть подключен к генератору широтно-импульсных сигналов (на чертеже не показан) и излучать широтно-импульсные сигналы. В этом случае на выходе фотоприемника 4 устанавливают полосовой фильтр 7, выход которого через усилитель 8 подключают к блоку регистрирующей аппаратуры 9. Блоки 7, 8, 9 образуют конструктивно блок обработки и регистрации. In the particular case of a pulsed sonar emitter 6 can be connected to a pulse width generator (not shown) and emit pulse width signals. In this case, a band-pass filter 7 is installed at the output of the photodetector 4, the output of which through an amplifier 8 is connected to the block of recording equipment 9. Blocks 7, 8, 9 form a structurally processing and registration block.

Вся обрабатывающая и регистрирующая аппаратура, а также генераторы электрических сигналов находятся, например, в плавающем буе 10, снабженном также радиопередатчиком (на чертеже не показан) и радиоантенной 11. All processing and recording equipment, as well as electric signal generators, are, for example, in a floating buoy 10, also equipped with a radio transmitter (not shown) and a radio antenna 11.

Электронная аппаратура может располагаться на судне или другом плавсредстве. Измеритель также снабжается всеми необходимыми для погружения и подъема средствами (на чертеже не показаны). Electronic equipment may be located on a ship or other craft. The meter is also equipped with all the necessary tools for immersion and lifting (not shown in the drawing).

Измеритель работает следующим образом. The meter works as follows.

Опускают измеритель в исследуемую область океана и включают все элементы аппаратуры, расположенной в приведенном на фиг.1 исполнение измерителя, в плавающем на поверхности океана буе 10. The meter is lowered into the studied region of the ocean and all the elements of the equipment located in the embodiment of the meter shown in Fig. 1 are included in a buoy 10 floating on the surface of the ocean.

Включение аппаратуры может производиться дистанционно через радиоантенну 11 или по заранее заданной программе. При этом начальную разность фаз на выходной кривой 12 интерферометра (фиг. 3) предварительно устанавливают, например, с помощью фазосдвигающего устройства 5 (фиг.2) равной 90o (на фиг. 3 точка А).Turning on the equipment can be done remotely through the radio antenna 11 or according to a predetermined program. In this case, the initial phase difference on the output curve 12 of the interferometer (Fig. 3) is pre-set, for example, using the phase-shifting device 5 (Fig. 2) equal to 90 o (in Fig. 3, point A).

Импульсный гидроакустический излучатель 6 (фиг.1) излучает на контрольные элементы в виде волоконных катушек 2 акустические импульсы. При этом на выходе интерферометра будет наблюдаться серия импульсов 13 фототока (фиг.4), которая несет информацию о скорости звука на различных глубинах океана. Pulse sonar emitter 6 (figure 1) emits on the control elements in the form of fiber coils 2 acoustic pulses. In this case, at the output of the interferometer, a series of 13 photocurrent pulses will be observed (Fig. 4), which carries information about the speed of sound at various depths of the ocean.

Для улучшения помехоустойчивости измерителя к различным гидроакустическим помехам излучаемые гидроакустическим излучателем импульсы могут носить широтно-импульсный характер, т.е. представлять собой отрезки синусоид 14, следующих через определенные интервалы времени (фиг.5). To improve the noise immunity of the meter to various hydroacoustic interferences, the pulses emitted by the hydroacoustic emitter can have a pulse-width character, i.e. represent segments of sinusoids 14, following at certain intervals of time (figure 5).

В этом случае на выходе измерителя (фотоприемника 4) также будут присутствовать серии импульсов фототока, которые выделяются на фоне помех полосовым фильтром 7, усиливают усилителем 8 и регистрируют регистратором 9 (фиг. 2). In this case, at the output of the meter (photodetector 4) there will also be a series of photocurrent pulses that are emitted against the background of interference by a band-pass filter 7, amplified by an amplifier 8, and recorded by a recorder 9 (Fig. 2).

Амплитуды излучаемых импульсов задают исходя из размеров линейного участка выходной кривой 12 (на фиг.3 под позицией 15 обозначен входной сигнал интерферометра, а под позицией 16 его выходной сигнал). The amplitudes of the emitted pulses are set based on the dimensions of the linear portion of the output curve 12 (in Fig. 3, under the position 15 the input signal of the interferometer is indicated, and under the position 16 its output signal).

Таким образом, измеритель позволяет измерить вертикальное распределение скорости звука в океане с помощью одного волоконно- оптического интерферометра. При этом на его полезный сигнал в виде оптических импульсов не будут оказывать влияния помехи стационарного характера (температура, гидростатическое давление), поскольку как опорные, так и предметные катушки располагаются в одной и той же среде. Thus, the meter allows you to measure the vertical distribution of the speed of sound in the ocean using a single fiber-optic interferometer. At the same time, its useful signal in the form of optical pulses will not be affected by stationary interference (temperature, hydrostatic pressure), since both support and object coils are located in the same medium.

Claims (3)

1. Измеритель вертикального распределения скорости звука в океане, содержащий закрепленные на штанге-буксире на фиксированном расстоянии друг от друга контрольные элементы, импульсный гидроакустический излучатель, установленный на одном из концов штанги-буксира напротив контрольных элементов, блок обработки и регистрации, отличающийся тем, что в него введены источник когерентного света и фотоприемник, выход которого подключен к входу блока обработки и регистрации, а контрольные элементы выполнены в виде чувствительных волоконно-оптических катушек, образованных расположенными по длине штанги-буксира опорным и предметным оптическими волокнами, причем источник когерентного света, фотоприемник, опорное волокно и предметное волокно оптически согласованы в интерферометр посредством волоконно-оптической линии связи. 1. A meter for the vertical distribution of sound velocity in the ocean, comprising control elements fixed to a tug-rod at a fixed distance from each other, a pulsed sonar emitter mounted at one end of the tug-rod opposite the control elements, a processing and recording unit, characterized in that a coherent light source and a photodetector are introduced into it, the output of which is connected to the input of the processing and recording unit, and the control elements are made in the form of sensitive fiber optic optical coils formed by the supporting and subject optical fibers located along the length of the tow bar, the coherent light source, the photodetector, the reference fiber and the subject fiber being optically matched to the interferometer via an optical fiber communication line. 2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что в предметном или опорном оптическом волокне установлено фазосдвигающее устройство. 2. The meter according to claim 1, characterized in that a phase-shifting device is installed in the subject or reference optical fiber. 3. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что импульсный гидроакустический излучатель подключен к генератору широтно-импульсных сигналов, а блок обработки и регистрации включает полосовой фильтр, вход которого является входом этого блока. 3. The meter according to claim 1, characterized in that the pulsed sonar emitter is connected to a pulse-width signal generator, and the processing and registration unit includes a band-pass filter, the input of which is the input of this unit.
RU95107378A 1995-05-06 1995-05-06 Fiber-optical meter of vertical distribution of velocity of sound in ocean RU2105955C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95107378A RU2105955C1 (en) 1995-05-06 1995-05-06 Fiber-optical meter of vertical distribution of velocity of sound in ocean

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95107378A RU2105955C1 (en) 1995-05-06 1995-05-06 Fiber-optical meter of vertical distribution of velocity of sound in ocean

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95107378A RU95107378A (en) 1996-12-20
RU2105955C1 true RU2105955C1 (en) 1998-02-27

Family

ID=20167536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95107378A RU2105955C1 (en) 1995-05-06 1995-05-06 Fiber-optical meter of vertical distribution of velocity of sound in ocean

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2105955C1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115290175B (en) * 2022-10-08 2022-12-20 天津大学 Sea water sound velocity measuring device and method and ocean distance measuring system

Also Published As

Publication number Publication date
RU95107378A (en) 1996-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5051965A (en) Acousto-optical marine sensor array
US4589285A (en) Wavelength-division-multiplexed receiver array for vertical seismic profiling
CA1124384A (en) Stable fiber-optic hydrophone
EP0037668B1 (en) Optical transducer means
US4648082A (en) Marine acoustic gradient sensor
EP2807461B1 (en) Location and monitoring of undersea cables
US5345522A (en) Reduced noise fiber optic towed array and method of using same
RU2485454C2 (en) Distributed fibre-optic system of vibroacoustic signals registration
US20130100768A1 (en) Signal stacking in fiber optic distributed acoustic sensing
US4321463A (en) Low frequency laser fiberoptic detector apparatus for musical instruments and intrusion detection
US5734623A (en) Fiber optic sound velocity profiler
CN102713528A (en) Method and apparatus for optical sensing
US4313192A (en) Optical transducer array system
DE69523766D1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING AND TRANSMITTING POSITION DATA BY MEANS OF OPTICAL SIGNALS
EP0516662B1 (en) Electrooptical sensor system for marine seismic data acquisition
Peng et al. Optical fiber hydrophone systems
RU2105955C1 (en) Fiber-optical meter of vertical distribution of velocity of sound in ocean
Chen et al. Fully distributed hydroacoustic sensing based on lightweight optical cable assisted with scattering enhanced fiber
CN116291384A (en) Distributed optical fiber acoustic logging method and system
US9448319B2 (en) All fiber towed array
US5991236A (en) Method of measuring buried objects, geological formations and sediment properties
RU2231026C1 (en) Meter for measuring parameters of internal waves in sea medium
Li et al. Draw tower grating-based distributed acoustic sensing system and its applications
RU2234105C2 (en) Acoustic fiber-optic antenna
Buisman et al. Near real-time nautical depth mapping via horizontal optical fibers and distributed acoustic sensing