RU2556748C2 - Фазовое считывание - Google Patents

Фазовое считывание Download PDF

Info

Publication number
RU2556748C2
RU2556748C2 RU2012117750/28A RU2012117750A RU2556748C2 RU 2556748 C2 RU2556748 C2 RU 2556748C2 RU 2012117750/28 A RU2012117750/28 A RU 2012117750/28A RU 2012117750 A RU2012117750 A RU 2012117750A RU 2556748 C2 RU2556748 C2 RU 2556748C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
fiber
time
phase
returned
Prior art date
Application number
RU2012117750/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012117750A (ru
Inventor
Роджер Ян КРИКМОР
Дэвид Джон ХИЛЛ
Original Assignee
Оптасенс Холдингз Лимитед
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 Оптасенс Холдингз Лимитед filed Critical Оптасенс Холдингз Лимитед
Publication of RU2012117750A publication Critical patent/RU2012117750A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2556748C2 publication Critical patent/RU2556748C2/ru

Links

Images

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
    • G01D5/35303—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам фазометрии для определения акустических или вибрационных возмущений. Способ распределенного акустического считывания обеспечивает измерение производной или скорости изменения сигнала, рассеянного в обратном направлении в волокне. Способ осуществляется путем введения входного сигнала в отрезок оптического волокна, приема возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от упомянутого оптического волокна в ответ на упомянутый входной сигнал, сравнение первого возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от части упомянутого волокна в первый момент времени, и второго возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от той же самой части упомянутого волокна во второй, отличающийся момент времени. При этом первый возвращенный сигнал модулирован первым смещением частоты, а упомянутый второй возвращенный сигнал модулирован вторым смещением частоты. В дальнейшем осуществляется вычисление скорости изменения фазы во времени для упомянутого рассеянного в обратном направлении сигнала. Устройство содержит оптическое волокно, приемник сигнала, рассеянного в обратном направлении, выходной интерферометр, содержащий модулятор частоты, фазовый детектор. Технический результат - улучшение качеств считывания фазовой составляющей. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к оптоволоконному считыванию и, в частности, к распределенному акустическому считыванию (DAS).
Распределенное акустическое считывание (DAS) предлагает альтернативную форму оптоволоконного считывания точечных датчиков, посредством которого оптически опрашивается только один отрезок протяженного волокна, обычно одним или несколькими импульсами, чтобы обеспечить, по существу, непрерывное считывание акустического/вибрационного воздействия вдоль его длины. Один отрезок волокна обычно представляет собой одномодовое волокно, предпочтительно, свободное от каких-либо зеркал, отражателей, решеток, или изменения оптических свойств вдоль его длины.
В распределенном акустическом считывании, обычно, используется обратное рассеяние Рэлея. Из-за случайных неоднородностей в стандартных оптических волокнах небольшое количество света из импульса, попавшего в волокно, отражается назад от каждой точки вдоль отрезка волокна, в результате чего получается непрерывный возвращенный сигнал в ответ на один входной импульс. Анализируя рассеянное в обратном направлении внутри волокна излучение, волокно можно эффективно разделить на множество дискретных чувствительных частей, расположенных вдоль по длине волокна, которые могут быть (но не обязано) смежными.
Если вдоль волокна появляется возмущение, оно изменяет рассеиваемый в обратном направлении свет в этой точке. Это изменение может детектироваться в приемнике и по нему может быть оценен сигнал источника возмущения. Низкие уровни шума и высокая разрешающая способность могут быть достигнуты с использованием подхода когерентного оптического рефлектометра временной области (C-OTDR), как описано выше.
Альтернативный подход для DAS основан на гетеродинной интерферометрии. При этом подходе свет, который прошел через данную секцию волокна, интерферирует со светом, который через нее не прошел. Любое возмущение в этой секции волокна вызывает изменение фазы между двумя частями света, которые интерферируют, и это изменение фазы может быть измерено для того, чтобы получить более точную оценку сигнала возмущения, по сравнению с оценкой возможной в C-OTDR. Динамический диапазон для такой системы ограничен, особенно, когда выполняется считывание очень длинных волокон, и часто желательным является использование какого-либо способа увеличения динамического диапазона.
Для этой цели предложено множество различных способов. Один особенно подходящий пример - это способ считывания производной (DST), изложенный в параллельной заявке WO 2008/110780, на которую дается ссылка. Этот документ описывает известный тип сборного датчика, содержащего четыре чувствительных катушки оптического волокна, расположенные между пятью соединенными волокнами зеркалами. Опрос сборного датчика производится путем ввода пары оптических импульсов, причем катушки и импульсы организованы так, что возвращается серия импульсов, и информация от каждой чувствительной катушки извлекается из фазы, полученной соответствующими импульсами. В WO 2008/110780 указано, что если вместо этого измеряется изменение, или производная фазы, она будет иметь намного меньшую амплитуду, чем сам сигнал, если разность между двумя моментами времени, в которые сигнал измеряется, намного меньше, чем период измеряемого сигнала. Далее, предложены система и способ, который управляет хронированием импульсов, возвратившихся от сборного датчика таким образом, что они попеременно содержат прямую или "нормальную" информацию о фазе и производную фазы. Фиг. 6 в WO 2008/110780 воспроизводится на сопроводительной Фиг. 4 и показывает комбинацию последовательности возвратившихся импульсов 604 и 606, содержащую информацию о производной (например, в момент времени 614), перемеженную по времени с комбинацией последовательности возвратившихся импульсов 602 и 608, которая содержит прямую информацию о фазе (например, в момент времени 612).
Цель настоящего изобретения - предложить улучшенные способы и устройство для обеспечения распределенного акустического считывания.
Согласно первому аспекту изобретения, предлагается способ распределенного акустического считывания (DAS) путем опроса отрезка оптического волокна, причем упомянутое оптическое волокно обеспечивает изменение в фазе распространения сигнала в зависимости от считываемого параметра, причем упомянутый метод содержит: введение входного сигнала в отрезок оптического волокна; прием возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от упомянутого оптического волокна в ответ на упомянутый входной сигнал; сравнение первого возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от части упомянутого волокна в первый момент времени, и второго возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от той же самой части упомянутого волокна во второй, отличающийся момент времени; и выведение из упомянутого сравнения измерения скорости изменения фазы во времени упомянутого рассеянного в обратном направлении сигнала.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения, первый возвращенный сигнал смещен по частоте относительно упомянутого второго возвращенного сигнала.
При этом подходе, способ считывания производной может быть применен к распределенному акустическому считыванию (DAS), несмотря на тот факт, что DAS обеспечивает, по существу, непрерывный возвращенный сигнал. Это противоположно случаю импульсных возвращенных сигналов, обеспечиваемых точечными датчиками, которые естественным образом обеспечивают возможность перемежения нормального и производного выходных сигналов.
DAS дает преимущество в том, что может использоваться не модифицированный, по существу, непрерывный отрезок стандартного волокна (например, SMF28), требующий мало или не требующий модификаций или подготовки к использованию. Предпочтительно, детектируются и анализируются сигналы обратного рассеяния Рэлея. Один пример установки распределенного акустического считывания работает с протяженным волокном до 40 км длиной и способен разделять считанные данные по множеству каналов, соответствующих отрезкам в 10 м. Подходящая DAS система описана, например, в GB 2442745.
Так как волокно не имеет разрывов, длина и расположение секций волокна, соответствующих каждому каналу, определяется опросом волокна. Они могут выбираться согласно физическому устройству волокна и структуры или пространства, которое оно контролирует, а также согласно типу требуемого контроля. При этом подходе, расстояние вдоль волокна и длина каждой секции волокна, или разрешающая способность канала, могут легко изменяться с помощью регулировок устройства опроса, изменяющих длину входного импульса, интервал разнесения между импульсами и коэффициент заполнения входного импульса, без каких-либо изменений в волокне.
На смещение частоты, наложенное между первым и вторым возвращенными сигналами, может оказываться влияние смещение, приложенное к одному или другому из возвращенных сигналов, например, посредством использования акустооптического модулятора (АОМ). В таком случае, можно ожидать минимального смещение частоты примерно в 40 МГц. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, первый возвращенный сигнал модулирован первым смещением частоты, а второй возвращенный сигнал модулирован вторым смещением частоты. Это позволяет реализовать небольшие разницы и большую гибкость в выборе используемых частот. Удобный способ выполнения этого состоит в пропускании принятых возвращенных сигналов через выходной интерферометр, причем упомянутый выходной интерферометр выполняется с возможностью модулировать сигнал в каждом плече разным смещением частоты. Могут использоваться интерферометры Майкельсона и Маха-Цендера.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, сигнал, вводимый в исследуемое волокно, содержит пару разнесенных во времени импульсов. Эти импульсы обычно будут иметь различные смещения частоты, и гетеродинная интерферометрия может использоваться при анализе рассеянных сигналов. Смещение (смещения) частоты, приложенные к первому и второму возвращенным сигналам, и смещения частоты во входных импульсах желательно выбирать так, чтобы обеспечить возможность простого выделение желаемых выходных компонентов, то есть различных несущих частот, как объясняется ниже. В качестве альтернативы или дополнительно, можно управлять длиной волны входных импульсов, чтобы обеспечить дополнительное управление выходными компонентами, как описано в примерах ниже.
Первый и второй возвращенный сигналы разделяются примерно на 125 нс в одном варианте осуществления изобретения, однако это может меняться, чтобы удовлетворить требованиям применения; в различных вариантах осуществления изобретения могут быть желательными разделения меньше 500 нс, или меньше чем 250 нс или 100 нс.
В вариантах осуществления изобретения, способ дополнительно содержит сравнение первого возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от первой части упомянутого волокна в первый момент времени, и второго возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от второй части упомянутого волокна, по существу, в тот же самый момент времени. Это обеспечивает "нормальное" измерение фазы и, таким образом, "прямой" акустический сигнал. Предпочтительно, чтобы измерения фазы и измерения скорости изменения фазы определялись, по существу, одновременно, в ответ на общий входной сигнал. Варианты осуществления изобретения, демонстрирующие эту особенность, могут использоваться в способах обеспечения множества чувствительных выходных сигналов, как описано в заявке PCT № GB 2009/01480, опубликованной как WO 2010/004249.
Дополнительный аспект изобретения обеспечивает систему распределенного акустического считывания (DAS) для опроса отрезка оптического волокна, причем упомянутое оптическое волокно обеспечивает изменение в фазе распространения сигнала в зависимости от считываемого параметра, и упомянутая система содержит: приемник для приема сигнала, рассеянного в обратном направлении от упомянутого оптического волокна в ответ на входной сигнал; выходной интерферометр, выполненный с возможностью комбинировать первый принятый сигнал, рассеянный в обратном направлении от первой части упомянутого волокна в первый момент времени, и второй принятый сигнал, рассеянный в обратном направлении в той же самой части упомянутого волокна во второй, отличающийся момент времени, причем упомянутый выходной интерферометр включает в себя модулятор частоты, по меньшей мере, в одном плече, для наложения разницы частоты между упомянутым первым и вторым возвращенными сигналами; и фазовый детектор для приема упомянутых комбинированных сигналов и определения скорости изменения фазы во времени у упомянутого рассеянного в обратном направлении сигнала.
Система может включать в себя источник света для обеспечения входного сигнала исследуемого волокна.
Изобретение распространяется на способы, устройство и/или использование как, по существу, описано здесь, со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Любой признак одного из аспектов изобретения может быть применен к другим аспектам изобретения, в любой подходящей комбинации. В частности, аспекты способа могут быть применены к аспектам устройства, и наоборот.
Более того, признаки, реализуемые в аппаратных средствах, могут, в целом, быть реализованы в программном обеспечении, и наоборот. Любая ссылка на признаки программного обеспечения и аппаратных средств должна толковаться соответствующим образом.
Предпочтительные признаки настоящего изобретения будут описаны далее, исключительно для примера, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает первый пример осуществления изобретения;
Фиг. 2 иллюстрирует альтернативную схему импульса;
Фиг. 3 показывает альтернативный пример осуществления изобретения;
Фиг. 4 иллюстрирует импульсный выходной сигнал предыдущего уровня техники.
Как показано на фиг. 1, два оптических импульса 102 и 104 генерируются со смещениями частоты f1 и f2, и разделением между их началами в x метров. Эти импульсы включают в себя входной сигнал, который проходит через циркулятор 106 в исследуемое волокно (FUT) 108, которое, как объяснялось, может быть отрезком не модифицированного одномодового волокна. Свет, который рассеивается в обратном направлении в ответ на входные импульсы, проходит назад через циркулятор и затем через выходной интерферометр 110 перед тем, как достигнет фотодетектора 112. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения интерферометр и фотодетектор сконфигурированы для работы с Рэлеевскими обратно рассеянными сигналами. Выходной интерферометр имеет акустооптические модуляторы (АОМ) 116 и 118 в каждом плече, которые работают непрерывно, прикладывая смещения частоты f3 и f4 Гц соответственно. Одно плечо также имеет катушку задержки для приложения задержки, равной разнесению импульсов, то есть длиной х метров.
Начиная с позиций, показанных на фиг. 1, можно увидеть, что, проходя к и от циркулятора, свет из f2 импульса 104, который проходит через с задержкой выходного интерферометра, проходит то же расстояние, что свет из f1 импульса 102, который проходит через более короткое плечо интерферометра. Таким образом, если свет от этих импульсов приходит на фотодетектор в одно и то же время, они должны были отразиться от одной и той же секции волокна, но в разные моменты времени, и, таким образом, они формируют сигнал производной. То есть, так как они прошли один и тот же оптический путь, разность фаз между ними - это только изменение длины оптического пути в течение интервала времени разнесения между двумя импульсами. Смещения частот этих двух импульсов равны f2+f4 и f1+f3, и таким образом, они смешиваются, чтобы образовать сигнал несущей с частотой
С1=(f2-f1)+(f4-f3).
Свет от f2 импульса, который проходит через более короткое плечо интерферометра, должен пройти дополнительные 2х метров (то есть удвоенный путь х метров) в исследуемом волокне для того, чтобы прийти на фотодетектор в одно и то же самое время, что и свет от импульса f1, который прошел через плечо с задержкой. Это произведет нормальный сигнал (то есть не производную), который соответствует х метрам FUT. Импульсы, которые генерируют этот нормальный сигнал, имеют частоты f2+f3 и f1+f4, которые смешиваются, чтобы образовать сигнал несущей с частотой
С2=(f2-f1)+(f3-f4).
Другие несущие частоты, которые генерируются, происходят от обоих импульсов, проходящих через одно и то же плечо интерферометра
С3=f2-f1
или от одного и того же импульса, проходящего через оба плеча интерферометра, что дает
С4=f3-f4.
Соответствующим выбором f1-4 мы можем обеспечить то, что все C1-4 будут различными, и будет возможно разделить каждый сигнал несущей. Например, если
f1=0 МГц, f2=10 МГц, f3=20 МГц, f4=50 МГц, тогда
С1=40 МГц, С2=20 МГц, С3=10 МГц, С4=30 МГц, отметим, что во всех показанных случаях частота положительна. Следует отметить, что все частоты, показанные для импульсов f1-f4, относятся к произвольной опорной частоте и, таким образом, могут иметь нулевое или отрицательное значение, так же, как и положительное.
Несущая, которая имеет нормальный сигнал с самой большой пространственной разрешающей способностью, - это С3, и она получается из импульсов, отражающихся от секций волокна, разделенных на х/2 метров. Однако этот выходной сигнал интерферометра состоит из двух версий этого сигнала (соответствующих плечу с задержкой и плечу без задержки в интерферометре) от секций волокна, разделенных на х/2 метров, наложенных друг на друга. Эта проблема может быть решена, если, как показано на фиг. 1, выходной сигнал волокна разделяется, и одно ответвление идет на фотодетектор 114, который будет видеть только одну несущую С3 с этим нормальным сигналом с высокой пространственной разрешающей способностью.
GB 2442745 описывает то, как некоторое количество пар импульсов, каждая из которых формирует различную несущую частоту, может быть одновременно использовано для опроса DAS системы. В этом документе, целью множества несущих является обеспечение дублирования, чтобы устранить проблему когерентного фединга, приводящего к тому, что амплитуда одной несущей становится слишком низкой для демодуляции.
В вариантах осуществления настоящего изобретения также возможно передавать набор пар импульсов с различными частотами, чтобы преодолеть проблему когерентного фединга. Например, использование значений f1=-5 МГц, f2=15 МГц, и затем f1=-10 МГц, f2=20 МГц, приведет к С1=50, и затем 60 МГц, соответственно, причем все другие частоты останутся на уровне 30 МГц или меньше. На фотодетекторе 114, нормальные сигналы с несущими 10, 20 и 30 МГц будут получаться для трех наборов пар импульсов.
В одном предложенном варианте осуществления изобретения, задержка между двумя импульсами будет примерно 125 нс. Амплитуда сигнала производной пропорциональна интервалу разнесения между двумя импульсами, и с такой относительно небольшой задержкой сигнал производной в некоторых приложениях может иметь достаточно низкое отношение сигнал/шум (SNR), когда нормальный сигнал избыточен, особенно, если частота возмущения низкая. Амплитуда сигнала производной могла бы быть улучшена путем увеличения интервала разнесения импульсов, однако это оказало бы неблагоприятное воздействие на пространственную разрешающую способность системы.
Предложенный способ решения этой проблемы может состоять в передаче серии из трех импульсов, как показано в варианте осуществления изобретения на фиг. 2.
Входные импульсы f1 и f2 снова имели бы интервал разнесения х метров, и смешивались бы на фотодетекторе 114, чтобы сформировать нормальный сигнал для секции волокна длиной х/2 метров. Входные импульсы f1 и вновь введенный импульс f5 имели бы гораздо больший интервал разнесения у метров, и после прохождения через выходной интерферометр (теперь, с катушкой задержки у метров) импульс f5 смешивался бы с импульсом f1 на фотодетекторе 112, чтобы дать сигнал производной, основанный на интервале времени разнесения yn/c, где n - показатель преломления волокна, и с - скорость света. Например, временное разнесение между упомянутым входным импульсом fl и вновь введенным импульсом было бы больше, чем удвоенное временное разнесение между входными импульсами f1 и f2.
Так как каждый из этих импульсов должен иметь, предпочтительно, различную частоту, это увеличивает количество генерируемых несущих частот, что делает более трудным нахождение набора частот, которые производят желаемые сигналы на несущих, хорошо отделенных от каких-либо других частот. В качестве альтернативы, система могла бы генерировать пары импульсов на двух различных длинах волн, используя схему, показанную на фиг. 3. Длина волны 2 (входные импульсы 302 и 306) имела бы больший интервал разнесения импульсов, чтобы производить сигналы производной, тогда как длина волны 1 (входные импульсы 302 и 304) имели бы более короткий интервал разнесения импульсов, чтобы производить нормальные сигналы. На приемной стороне, длины волн разделялись бы демультиплексором длин волн 310 с λ2, проходящей через выходной интерферометр на фотодетектор 312, и λ1, проходящей непосредственно на фотодетектор 314. Одна и та же пара смещений частот (f1 и f2) могла бы использоваться для двух длин волн.
Будет понятно, что настоящее изобретение было описано выше исключительно в качестве примера, и в рамках объема изобретения может выполняться модификация его деталей.
Каждый признак, изложенный в описании изобретении, и (в соответствующих случаях) формуле изобретения, и чертежах, может обеспечиваться отдельно, или в любой подходящей комбинации.

Claims (17)

1. Способ распределенного акустического считывания (DAS) путем опроса отрезка оптического волокна, причем упомянутое оптическое волокно обеспечивает изменение в фазе распространения сигнала в зависимости от считываемого параметра, причем упомянутый способ содержит:
введение входного сигнала в отрезок оптического волокна;
прием возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от упомянутого оптического волокна в ответ на упомянутый входной сигнал;
сравнение первого возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от части упомянутого волокна в первый момент времени, и второго возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от той же самой части упомянутого волокна во второй, отличающийся момент времени;
причем первый возвращенный сигнал модулирован первым смещением частоты, а упомянутый второй возвращенный сигнал модулирован вторым смещением частоты; и
получение из упомянутого сравнения измерения скорости изменения фазы во времени для упомянутого рассеянного в обратном направлении сигнала.
2. Способ по п. 1, в котором упомянутый первый возвращенный сигнал смещен по частоте относительно упомянутого второго возвращенного сигнала.
3. Способ по п. 1, причем упомянутый способ содержит пропускание принятых возвращенных сигналов через выходной интерферометр, причем упомянутый выходной интерферометр выполнен с возможностью модулировать сигнал в каждом плече упомянутыми первым и вторым смещениями частоты.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутый входной сигнал содержит пару разнесенных во времени импульсов.
5. Способ по п. 4, в котором упомянутые импульсы имеют различные смещения частоты.
6. Способ по одному из пп. 1-3, дополнительно содержащий получение значения фазы на основе упомянутой измеренной скорости изменения фазы.
7. Способ по одному из пп. 1-3, дополнительно содержащий сравнение первого возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от первой части упомянутого волокна в первый момент времени, и второго возвращенного сигнала, рассеянного в обратном направлении от второй, отличающейся части упомянутого волокна, по существу, в тот же самый момент времени; и вывод из упомянутого сравнения измерения фазы упомянутого рассеянного в обратном направлении сигнала.
8. Способ по п. 7, в котором упомянутое измерение фазы и упомянутое измерение скорости изменения фазы определяются, по существу, одновременно в ответ на общий входной сигнал.
9. Способ по одному из пп. 1-3, в котором упомянутый входной сигнал содержит три разнесенных во времени импульса.
10. Способ по п. 9, в котором упомянутые входные импульсы включают в себя, по меньшей мере, две различные длины волны.
11. Способ по п. 9, в котором временное разнесение между упомянутым первым и третьим импульсами больше, чем удвоенное временное разнесение между первым и вторым импульсами.
12. Способ по п. 10, в котором временное разнесение между упомянутым первым и третьим импульсами больше, чем удвоенное временное разнесение между первым и вторым импульсами.
13. Система распределенного акустического считывания (DAS) для опроса отрезка оптического волокна, причем упомянутое оптическое волокно обеспечивает изменение в фазе распространения сигнала в зависимости от считываемого параметра, причем упомянутая система содержит:
приемник для приема сигнала, рассеянного в обратном направлении от упомянутого оптического волокна в ответ на входной сигнал;
выходной интерферометр, выполненный с возможностью комбинировать первый принятый сигнал, рассеянный в обратном направлении от части упомянутого волокна в первый момент времени и второй принятый сигнал, рассеянный в обратном направлении от той же части упомянутого волокна во второй, отличающийся момент времени, причем упомянутый выходной интерферометр включает в себя модулятор частоты, по меньшей мере, в одном плече, для наложения разницы частоты между упомянутым первым и вторым возвращенными сигналами; и
фазовый детектор для приема упомянутых комбинированных сигналов и определения скорости изменения фазы во времени у упомянутого рассеянного в обратном направлении сигнала.
14. Система по п. 13, в которой упомянутый выходной интерферометр включает в себя модулятор частоты в каждом плече упомянутого выходного интерферометра, причем каждый модулятор частоты накладывает различное смещение частоты.
15. Система по п. 13 или 14, причем упомянутая система включает в себя второй фазовый детектор для определения фазы упомянутого рассеянного в обратном направлении сигнала.
16. Система по п. 13 или 14, причем упомянутая система включает в себя демультиплексор для разделения сигналов, рассеянных в обратном направлении от входных сигналов, имеющих различные длины волн.
17. Система по п. 16, в которой рассеянные в обратном направлении сигналы на первой длине волны пропускаются к упомянутому выходному интерферометру, а сигналы на второй длине волны пропускаются непосредственно к упомянутому второму фазовому детектору.
RU2012117750/28A 2009-09-30 2010-09-24 Фазовое считывание RU2556748C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0917150.5 2009-09-30
GBGB0917150.5A GB0917150D0 (en) 2009-09-30 2009-09-30 Phase based sensing
PCT/GB2010/001802 WO2011039501A2 (en) 2009-09-30 2010-09-24 Phase based sensing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012117750A RU2012117750A (ru) 2013-11-20
RU2556748C2 true RU2556748C2 (ru) 2015-07-20

Family

ID=41350608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012117750/28A RU2556748C2 (ru) 2009-09-30 2010-09-24 Фазовое считывание

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8537345B2 (ru)
EP (1) EP2483639B1 (ru)
JP (1) JP5469749B2 (ru)
CN (1) CN102612639B (ru)
BR (1) BR112012007192B1 (ru)
CA (1) CA2775845C (ru)
GB (1) GB0917150D0 (ru)
IN (1) IN2012DN03047A (ru)
MX (1) MX2012003815A (ru)
RU (1) RU2556748C2 (ru)
WO (1) WO2011039501A2 (ru)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0810977D0 (en) * 2008-06-16 2008-07-23 Qinetiq Ltd Phase based sensing
US20110290477A1 (en) 2008-12-31 2011-12-01 Jaeaeskelaeinen Kari-Mikko Method for monitoring deformation of well equipment
US9003888B2 (en) 2009-02-09 2015-04-14 Shell Oil Company Areal monitoring using distributed acoustic sensing
US8245780B2 (en) 2009-02-09 2012-08-21 Shell Oil Company Method of detecting fluid in-flows downhole
US9109944B2 (en) 2009-12-23 2015-08-18 Shell Oil Company Method and system for enhancing the spatial resolution of a fiber optical distributed acoustic sensing assembly
AU2010336498B2 (en) 2009-12-23 2014-11-20 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Detecting broadside and directional acoustic signals with a fiber optical distributed acoustic sensing (DAS) assembly
US9140815B2 (en) 2010-06-25 2015-09-22 Shell Oil Company Signal stacking in fiber optic distributed acoustic sensing
CA2809660C (en) 2010-09-01 2016-11-15 Schlumberger Canada Limited Distributed fiber optic sensor system with improved linearity
US9322702B2 (en) 2010-12-21 2016-04-26 Shell Oil Company Detecting the direction of acoustic signals with a fiber optical distributed acoustic sensing (DAS) assembly
EP2656125A4 (en) 2010-12-21 2018-01-03 Shell Oil Company System and method for making distributed measurements using fiber optic cable
AU2012225422B2 (en) 2011-03-09 2015-07-02 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Integrated fiber optic monitoring system for a wellsite and method of using same
GB2489749B (en) * 2011-04-08 2016-01-20 Optasense Holdings Ltd Fibre optic distributed sensing
WO2012156434A2 (en) 2011-05-18 2012-11-22 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and system for protecting a conduit in an annular space around a well casing
AU2012271016B2 (en) 2011-06-13 2014-12-04 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Hydraulic fracture monitoring using active seismic sources with receivers in the treatment well
US9091589B2 (en) 2011-06-20 2015-07-28 Shell Oil Company Fiber optic cable with increased directional sensitivity
GB201112161D0 (en) * 2011-07-15 2011-08-31 Qinetiq Ltd Portal monitoring
AU2012294519B2 (en) 2011-08-09 2014-11-27 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for measuring seismic parameters of a seismic vibrator
GB2510996B (en) 2011-12-15 2019-09-25 Shell Int Research Detecting broadside acoustic signals with a fiber optical distributed acoustic sensing (das) assembly
CA2878584C (en) 2012-08-01 2020-09-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Cable comprising twisted sinusoid for use in distributed sensing
WO2014201313A1 (en) * 2013-06-13 2014-12-18 Schlumberger Canada Limited Fiber optic distributed vibration sensing with directional sensitivity
CA2938526C (en) 2014-03-24 2019-11-12 Halliburton Energy Services, Inc. Well tools with vibratory telemetry to optical line therein
US9702244B2 (en) * 2014-05-02 2017-07-11 Halliburton Energy Services, Inc. Distributed acoustic sensing gauge length effect mitigation
CN107209052B (zh) * 2015-01-21 2019-08-23 光纳株式会社 分布型光纤声波检测装置
WO2017087792A1 (en) * 2015-11-20 2017-05-26 Sentek Instrument, Llc Method and apparatus for distributed sensing
US10359302B2 (en) 2015-12-18 2019-07-23 Schlumberger Technology Corporation Non-linear interactions with backscattered light
GB201611326D0 (en) * 2016-06-29 2016-08-10 Optasense Holdings Ltd Distributed fibre optic sensing for rail monitoring
WO2018067135A1 (en) 2016-10-05 2018-04-12 Halliburton Energy Services, Inc. Distributed sensing systems and methods with spatial location correlation
EP3658859B1 (en) * 2017-07-26 2024-06-05 Terra15 Pty Ltd Distributed optical sensing systems and methods
KR102404377B1 (ko) * 2017-10-27 2022-05-31 주식회사 케이티 광 펄스를 이용한 인프라 모니터링 시스템 및 방법
CN110553674B (zh) * 2018-05-30 2021-05-18 华为技术有限公司 一种测量方法及测量装置
EP3833943B1 (en) 2018-08-08 2023-10-04 Aselsan Elektronik Sanayi ve Ticaret Anonim Sirketi Extinction ratio free phase sensitive optical time domain reflectometry based distributed acoustic sensing system
US11378443B2 (en) * 2019-05-22 2022-07-05 Nec Corporation Performance of Rayleigh-based phase-OTDR with correlation-based diversity combining and bias removal
US11320304B2 (en) * 2019-05-22 2022-05-03 Nec Corporation Multi-frequency coherent distributed acoustic sensing (DAS) with single transmitter / receiver pair using offset Tx / Rx frequency framing scheme
FR3104730B1 (fr) * 2019-12-12 2021-12-24 Thales Sa Dispositif de mesure de signaux delivres par un reseau de capteurs a base de cavites laser a fibre optique
US20210318162A1 (en) * 2020-04-08 2021-10-14 Nec Laboratories America, Inc Two stage processing distributed fiber optic sensing (dfos) interrogator for acoustic modulated signals
IT202200004667A1 (it) 2022-03-11 2022-06-11 Sestosensor S R L Rivelatore di fase e polarizzazione per sensori acustici distribuiti a fibre ottiche ed interrogatore basato sullo stesso

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2091762C1 (ru) * 1994-06-01 1997-09-27 Акционерное общество открытого типа "Лыткаринский завод оптического стекла" Рефлектометр
US20050105097A1 (en) * 2001-12-18 2005-05-19 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
WO2008056143A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-15 Fotech Solutions Limited Detecting a disturbance in the phase of light propagating in an optical waveguide
WO2008110780A2 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Qinetiq Limited Phase based sensing

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4121155A (en) 1976-12-02 1978-10-17 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Position readout device
US4231260A (en) 1978-11-03 1980-11-04 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Position determining system
US4697926A (en) 1985-02-08 1987-10-06 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Coherent distributed sensor and method using short coherence length sources
US4699513A (en) 1985-02-08 1987-10-13 Stanford University Distributed sensor and method using coherence multiplexing of fiber-optic interferometric sensors
US4770535A (en) 1985-02-08 1988-09-13 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Distributed sensor array and method using a pulsed signal source
US4649529A (en) 1985-12-02 1987-03-10 Exxon Production Research Co. Multi-channel fiber optic sensor system
GB8609732D0 (en) 1986-04-22 1986-05-29 Plessey Co Plc Optical fibre sensing systems
US4848906A (en) 1987-02-02 1989-07-18 Litton Systems, Inc. Multiplexed fiber optic sensor
GB2219902B (en) * 1988-06-14 1992-01-22 Plessey Co Plc Optical sensing systems
US5787053A (en) 1989-07-07 1998-07-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Continuous fiber pulse reflecting means
US5140154A (en) 1991-01-16 1992-08-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Inline fiber optic sensor arrays with delay elements coupled between sensor units
JPH0545209A (ja) * 1991-08-09 1993-02-23 Oki Electric Ind Co Ltd 光音響センサアレイシステム
US5412474A (en) 1992-05-08 1995-05-02 Smithsonian Institution System for measuring distance between two points using a variable frequency coherent source
US5680489A (en) 1996-06-28 1997-10-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical sensor system utilizing bragg grating sensors
US6522797B1 (en) 1998-09-01 2003-02-18 Input/Output, Inc. Seismic optical acoustic recursive sensor system
US6449046B1 (en) 1999-05-17 2002-09-10 Chung-Shan Institute Of Science And Technology Optically amplified WDM/TDM hybrid polarization-insensitive fiber-optic interferometric sensor system
US6466706B1 (en) 2000-10-11 2002-10-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pulsed system and method for fiber optic sensor
US6785004B2 (en) 2000-11-29 2004-08-31 Weatherford/Lamb, Inc. Method and apparatus for interrogating fiber optic sensors
US7119325B2 (en) 2003-01-27 2006-10-10 Bookham Technology Plc System and method for monitoring environmental effects using optical sensors
US7003202B2 (en) * 2003-04-28 2006-02-21 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method and system for measuring the wavelength dispersion and nonlinear coefficient of an optical fiber, method of manufacturing optical fibers, method of measuring wavelength-dispersion distribution, method of compensating for measurement errors, and method of specifying conditions of measurement
JP2005014059A (ja) 2003-06-26 2005-01-20 Ricoh Co Ltd 超短パルスレーザ加工法及び加工装置並びに構造体
GB2406376A (en) * 2003-09-24 2005-03-30 Qinetiq Ltd Surveillance system including serial array of fiber optic point sensors
CA2484320C (en) 2003-10-10 2009-07-21 Optoplan As Active coherence reduction for interferometer interrogation
GB0424305D0 (en) 2004-11-03 2004-12-01 Polarmetrix Ltd Phase-disturbance location and measurement in optical-fibre interferometric reflectometry
US7336365B2 (en) 2005-02-11 2008-02-26 Optoplan As Method and apparatus for suppression of crosstalk and noise in time-division multiplexed interferometric sensor systems
FR2889305B1 (fr) 2005-07-28 2007-10-19 Sercel Sa Reseau d'interferometres a fibre optique
US7327462B2 (en) 2005-08-17 2008-02-05 Litton Systems, Inc. Method and apparatus for direct detection of signals from a differential delay heterodyne interferometric system
GB0521713D0 (en) 2005-10-25 2005-11-30 Qinetiq Ltd Traffic sensing and monitoring apparatus
US7375819B2 (en) 2005-11-01 2008-05-20 Agilent Technologies, Inc. System and method for generating beams of light using an anisotropic acousto-optic modulator
US7372576B2 (en) 2005-11-01 2008-05-13 Agilent Technologies, Inc. System and method for generating beams of light using an anisotropic acousto-optic modulator
EP2002219B1 (en) * 2006-04-03 2014-12-03 BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company Evaluating the position of a disturbance
GB2442745B (en) 2006-10-13 2011-04-06 At & T Corp Method and apparatus for acoustic sensing using multiple optical pulses
GB2442746B (en) * 2006-10-13 2011-04-06 At & T Corp Method and apparatus for acoustic sensing using multiple optical pulses
GB0810977D0 (en) 2008-06-16 2008-07-23 Qinetiq Ltd Phase based sensing
GB0815523D0 (en) 2008-08-27 2008-10-01 Qinetiq Ltd Phase based sensing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2091762C1 (ru) * 1994-06-01 1997-09-27 Акционерное общество открытого типа "Лыткаринский завод оптического стекла" Рефлектометр
US20050105097A1 (en) * 2001-12-18 2005-05-19 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
WO2008056143A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-15 Fotech Solutions Limited Detecting a disturbance in the phase of light propagating in an optical waveguide
WO2008110780A2 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Qinetiq Limited Phase based sensing

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012117750A (ru) 2013-11-20
JP5469749B2 (ja) 2014-04-16
CA2775845C (en) 2017-11-14
WO2011039501A3 (en) 2012-02-16
IN2012DN03047A (ru) 2015-07-31
JP2013506828A (ja) 2013-02-28
MX2012003815A (es) 2012-06-19
US20120188533A1 (en) 2012-07-26
CA2775845A1 (en) 2011-04-07
EP2483639B1 (en) 2020-03-04
BR112012007192B1 (pt) 2021-06-22
CN102612639B (zh) 2014-10-08
GB0917150D0 (en) 2009-11-11
BR112012007192A2 (pt) 2016-03-29
CN102612639A (zh) 2012-07-25
WO2011039501A2 (en) 2011-04-07
EP2483639A2 (en) 2012-08-08
US8537345B2 (en) 2013-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2556748C2 (ru) Фазовое считывание
EP2435796B1 (en) Optical sensor and method of use
EP0983486B1 (en) Distributed sensing system
CN105784101B (zh) 基于光纤弱反射点阵Fizeau干涉分布式振动传感系统及方法
AU2011314185A1 (en) Interferometer systems
CN110518969A (zh) 一种光缆振动的定位装置及方法
AU2019202951B2 (en) Method and apparatus for optical sensing
CN107764197B (zh) 一种光学系统轴向参数测量装置及方法
CN116576897A (zh) 多参量光纤分布式传感系统及其方法
CN210444271U (zh) 一种光缆振动的定位装置
AU2015201357B2 (en) Optical sensor and method of use
CN110518968A (zh) 一种光缆振动的定位装置及方法
GB2618376A (en) Fibre optic sensing
CN102322888A (zh) 一种基于射频光调制的高精度光纤光栅传感检测结构

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200925