RU2600649C1 - Reflectometry method for determining fibre-optic cable exposure - Google Patents

Reflectometry method for determining fibre-optic cable exposure Download PDF

Info

Publication number
RU2600649C1
RU2600649C1 RU2015121838/05A RU2015121838A RU2600649C1 RU 2600649 C1 RU2600649 C1 RU 2600649C1 RU 2015121838/05 A RU2015121838/05 A RU 2015121838/05A RU 2015121838 A RU2015121838 A RU 2015121838A RU 2600649 C1 RU2600649 C1 RU 2600649C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulses
splitter
sensitive element
receiving
fiber
Prior art date
Application number
RU2015121838/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Викторович Дацов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "СИГМА" (ООО "СИГМА")
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 Общество с ограниченной ответственностью "СИГМА" (ООО "СИГМА") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "СИГМА" (ООО "СИГМА")
Priority to RU2015121838/05A priority Critical patent/RU2600649C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2600649C1 publication Critical patent/RU2600649C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/18Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: optics.
SUBSTANCE: invention relates to fibre optics. Method consists in the fact that probing pulses from a source of laser radiation of receiving-transmitting unit are fed into transport fibre and then to sensitive element, both ends of which are connected to splitter to form a loop from two identical opposite paths of shared part of the probing pulse power in the opposite direction. Pulses are passed through each other without interaction and sent to the input splitter in reverse direction. After splitter the separated pulses are summed up, and in the presence of phase shift between them pulses interfere with each other. Then pulses are directed to the receiving-transmitting unit at the same transport path in reverse direction, where returned pulses and conversion into digital code are measured. Dynamics of variation of laser pulses amplitude serve as a base for determining presence of exposure and its effect on the sensitive element. Part of the probing pulse power is controlled so that the returned signal does not exceed the maximum allowable level at the input of receiving-transmitting device.
EFFECT: possibility to use low-power part of the probing pulse tapped to sensitive element for producing clearly identified information on signals of reflection or return.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к волоконной оптике и основано на использовании высокочувствительного эффекта зависимости фазовых, фазово-поляризационных, амплитудных и частотных характеристик величины возвращаемых сигналов, образованных при прохождении части зондирующего импульса лазерного излучения через оптическое волокно в прямом и обратном направлении, от физических воздействий (например, механических), оказываемых на него, и может быть использовано в системах защиты периметра малых и протяженных территорий, а также помещений от несанкционированного доступа.The invention relates to fiber optics and is based on the use of a highly sensitive effect of the dependence of the phase, phase polarization, amplitude and frequency characteristics of the magnitude of the returned signals formed when a part of the probe laser pulse passes through the optical fiber in the forward and backward direction, from physical effects (for example, mechanical ) provided on it, and can be used in systems for protecting the perimeter of small and long territories, as well as premises from unsank access control.

Известен способ рефлектометрического измерения воздействия на оптоволоконный кабель, заключающийся в том, что подают зондирующие импульсы от генератора лазерного излучения приемно-передающего блока в транспортный кабель и далее в чувствительный элемент посредством устройства, позволяющего контролировать периметр территории посредством сенсорной системы позиционирования когерентного рефлектометра, содержащего источник света, приемник, оптический усилитель, несимметричный интерферометр Маха-Цендера и оптический чувствительный кабель, при этом амплитуда и фаза сигнала обратно отраженного светового сигнала от участков волокна позволяют получить информацию о воздействии на кабель, а посредством интерферометра демодулируют фазовую информацию, при этом информация включает в себя амплитудную информацию, связанную с потерями, и фазовую информацию, вызванную внешними нарушениями, а несбалансированный интерферометр Маха-Цендера демодулирует фазовую информацию, реализуя сигнал защиты и местоположения, причем интерферометр имеет разницу в плечах больше, чем длина импульса лазера, что позволяет использовать данное устройство для определения безопасности и расположения линии связи, предотвращения вторжения на охраняемую территорию (см. патент CN №101441092, кл. G01S 17/00, опубл. 27.05.2009).There is a method of reflectometric measurement of the impact on a fiber optic cable, which consists in feeding probing pulses from the laser radiation generator of the receiving and transmitting unit to the transport cable and then to the sensing element by means of a device that allows controlling the perimeter of the territory by means of a sensor-based positioning system for a coherent reflectometer containing a light source , receiver, optical amplifier, asymmetric Mach-Zehnder interferometer and optical sensitive to abel, while the amplitude and phase of the signal of the backward reflected light signal from the fiber sections provide information on the effect on the cable, and phase information is demodulated by means of an interferometer, the information including amplitude information related to losses and phase information caused by external disturbances , and the unbalanced Mach-Zehnder interferometer demodulates the phase information, realizing a signal of protection and location, and the interferometer has a difference in shoulders greater than the length laser pulse, which allows you to use this device to determine the security and location of the communication line, to prevent invasion of the protected area (see CN patent No. 101441092, cl. G01S 17/00, publ. 05/27/2009).

Однако отсутствие фазового демодулятора не позволяет проводить восстановление распределения фазы оптического сигнала вдоль кабеля, что снижает точность измерения воздействия и определение точного места воздействия на оптоволоконный кабель.However, the absence of a phase demodulator does not allow reconstructing the phase distribution of the optical signal along the cable, which reduces the accuracy of measuring the impact and determining the exact location of the impact on the optical fiber cable.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ рефлектометрического измерения воздействия на оптоволоконный кабель, заключающийся в том, что подают зондирующие импульсы от генератора лазерного излучения приемно-передающего блока в транспортный кабель и далее в чувствительный элемент (см. патент US №7502120, кл. G01B 9/02, опубл. 10.03.2009).Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of reflectometric measurement of the effect on a fiber optic cable, which consists in the fact that probing pulses are supplied from the laser radiation generator of the transmitting and receiving unit to the transport cable and then to the sensing element (see US patent No. 7505020 Cl. G01B 9/02, published March 10, 2009).

Однако сложность данного способа рефлектометрического измерения, связанная с использованием отдельного источника и преемника сигналов, сужает область использования данного способа измерения.However, the complexity of this method of reflectometric measurement associated with the use of a separate source and successor of signals narrows the scope of this method of measurement.

Задачей изобретения является устранение выявленных недостатков.The objective of the invention is to eliminate the identified shortcomings.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность использования малой части мощности зондирующего импульса, ответвляемой к чувствительному элементу для гарантированного получения четко различаемой по качественным характеристикам информации о сигналах отражения или возвращения, составляющий от 1 до 2% от исходного значения мощности на выходе рефлектометра, что позволяет совмещать в одном кабеле функции транспортной части и функции чувствительного элемента.The technical result consists in the fact that it is possible to use a small part of the power of the probe pulse branched to the sensitive element to ensure that information on the reflection or return signals that is clearly distinguished by qualitative characteristics is from 1 to 2% of the initial power value at the output of the reflectometer, which allows you to combine the functions of the transport part and the functions of the sensing element in one cable.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ рефлектометрического измерения воздействия на оптическое волокно с использованием метода интерференции заключается в том, что зондирующие импульсы от источника лазерного излучения приемно-передающего блока подают в транспортное волокно и далее в чувствительный элемент, при этом часть мощности зондирующих импульсов подают из транспортного волокна в чувствительный элемент, причем чувствительный элемент выполняют из оптического волокна, оба конца которого подключают к сплиттеру с образованием петли из двух одинаковых встречных путей прохождения части мощности лазерных импульсов, при этом по двум встречным путям чувствительного элемента подают разделенные части зондирующих импульсов во встречном направлении, пропускают их друг сквозь друга без взаимодействия и направляют на вход сплиттера в обратном направлении, после сплиттера разделенные лазерные импульсы складываются и при наличии сдвига фазы между ними интерферируют между собой, затем направляются в приемно-передающий блок, по тому же транспортному пути в обратном направлении, где проводят измерения величины возвращенных лазерных импульсов и преобразования в цифровой код, по значению динамики изменения амплитуды лазерных импульсов делают вывод о наличии воздействия на чувствительный элемент и силе этого воздействия, причем часть мощности зондирующего импульса регулируют таким образом, чтобы возвращенный сигнал не превышал предельно допустимого уровня на входе приемного устройства.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of reflectometric measurement of the effect on the optical fiber using the interference method consists in the fact that the probe pulses from the laser radiation source of the transmitting-transmitting unit are supplied to the transport fiber and then to the sensitive element, when this part of the power of the probe pulses is supplied from the transport fiber to the sensing element, and the sensitive element is made of optical fiber, both ends which is connected to the splitter with the formation of a loop of two identical oncoming paths for passing part of the power of the laser pulses, while on the two opposite paths of the sensing element, the separated parts of the probe pulses are fed in the opposite direction, pass them through each other without interaction and sent to the input of the splitter in the opposite direction , after the splitter, the separated laser pulses are added and, in the presence of a phase shift between them, interfere with each other, then are sent to the transmitter-receiver ok, on the same transport path in the opposite direction, where the magnitude of the returned laser pulses is measured and converted to a digital code, the value of the dynamics of the amplitude of the laser pulses leads to the conclusion that there is an effect on the sensitive element and the strength of this effect, and part of the probe pulse power is regulated so that the returned signal does not exceed the maximum permissible level at the input of the receiving device.

Метод построения оптической системы данного рефлектометрического измерителя воздействия на оптическое волокно заключается в образовании замкнутых оптических контуров, обеспечивающих оптическое усиление динамических свойств возвращаемых сигналов. Оптическое усиление возвращаемых сигналов, соответствующих силе воздействия на волокно, обеспечивается за счет образования встречно-направленного пути прохождения разделенного зондирующего импульса таким образом, чтобы они складывались на сплиттере, с которого производилось разветвление исходного импульса, при этом идентификация (адресация) сигналов возвращения (отражения) от чувствительных элементов и оптических датчиков осуществляется однозначным соответствием между дальностью размещения самой дальней точки чувствительного элемента или расстоянием до самой дальней точки оптического датчика и временем поступления возвращенного сигнала на вход приемного устройства, При построении системы учитываются длительность зондирующего импульса, линейные размеры чувствительных элементов и транспортного волокна, с целью предотвращения наложения возвращаемых сигналов во времени.The method for constructing the optical system of this reflectometer for measuring the effect on the optical fiber is to form closed optical loops that provide optical amplification of the dynamic properties of the returned signals. Optical amplification of the returned signals corresponding to the force acting on the fiber is ensured by the formation of a counter-directional path of the separated probe pulse in such a way that they fold on the splitter from which the initial pulse was branched, while the identification (addressing) of the return (reflection) signals from sensitive elements and optical sensors is carried out an unambiguous correspondence between the range of placement of the farthest point of sensitive ementa or distance to the farthest point of the optical sensor and the arrival time of the returned signal to the input of the receiver, In the construction of the system are taken into account the duration of the probe pulse, the linear dimensions of sensor elements and the transport fibers to prevent superposition of returned signals in time.

Сигналы отражения или возвращения формируются в результате прохождения зондирующего импульса через разветвленную оптическую систему, на ответвлениях которой размещены оптические датчики или чувствительные элементы, состоящие из оптического волокна оптоволоконного кабеля, в частности стандартного одномодового, образующего в оптической цепи равнозначные встречно направленные пути прохождения части зондирующего импульса, сходящиеся в обратном направлении на сплиттере.Reflection or return signals are generated as a result of the passage of the probe pulse through a branched optical system, on the branches of which optical sensors or sensing elements are placed, consisting of an optical fiber of a fiber optic cable, in particular a standard single-mode one, forming in the optical circuit equivalent opposite directions of transmission of a part of the probe pulse, converging in the opposite direction on the splitter.

В качестве транспортного волокна представляется возможность использовать отрезок одномодового кабеля, закрепляемого на конструкции или укладываемого в грунт, обеспечивающий доставку сигналов зондирующего импульса к чувствительному элементу и передачу возвращенных сигналов на вход приемного устройства, а в качестве чувствительного элемента, состоящего из того же оптического волокна, использовать отрезок одномодового кабеля, закрепляемого на конструкции, в частности на ограждении охраняемого объекта, обеспечивающий в комплекте с оборудованием высокую и избирательную чувствительность к физическим воздействиям, оказываемым на сам чувствительный элемент или конструкции на которых он закреплен.As a transport fiber, it is possible to use a segment of a single-mode cable fixed to the structure or laid in the ground, which ensures the delivery of sounding pulse signals to the sensitive element and the transmission of the returned signals to the input of the receiving device, and use as a sensitive element consisting of the same optical fiber a segment of a single-mode cable fixed to a structure, in particular, to the fence of a guarded object, providing complete with orudovaniem highly selective and sensitive to physical influences exerted on the sensor itself or constructions in which it is secured.

На чертеже представлен схематически рефлектометрический измеритель воздействия на оптоволоконный кабель для реализации способа рефлектометрического измерения воздействия на оптическое волокно с использованием метода интерференции.The drawing shows a schematic OTDR meter for influencing an optical fiber cable to implement a method for OTDR measuring the effects on an optical fiber using the interference method.

Рефлектометрический измеритель воздействия на оптоволоконный кабель содержит транспортный кабель 1 в виде одной оптической жилы отрезка одномодового кабеля для транспортировки лазерных импульсов в прямом и обратном направлении, соединенный одним из концов с приемно-передающим блоком 2, выполненным в виде рефлектометра, и соединенный с транспортным волокном 1 оптическим контактом с помощью сплиттера 3 и сплиттера 10, чувствительный элемент 4, выполненный в виде отрезка оптоволоконного кабеля.A reflectometer for measuring the effect on a fiber-optic cable contains a transport cable 1 in the form of one optical core of a single-mode cable segment for transporting laser pulses in the forward and reverse direction, connected at one end to a transmitting and receiving unit 2, made in the form of an OTDR, and connected to the transport fiber 1 optical contact using a splitter 3 and a splitter 10, the sensing element 4, made in the form of a piece of fiber optic cable.

Соединение волокон чувствительного элемента 4 с транспортным волокном 1 выполнено на сплиттере 10 с возможностью образования двух одинаковых по длине и форме встречных путей прохождения части мощности лазерных импульсов транспортного волокна 1 и возвращающихся по тем же волокнам к месту соединения посредством сплиттера 10. Соединение с транспортным волокном возвращенных импульсов 1 производится на сплиттере 3.The connection of the fibers of the sensing element 4 with the transport fiber 1 is made on the splitter 10 with the possibility of the formation of two equal in length and shape of the oncoming paths of a part of the power of the laser pulses of the transport fiber 1 and returning along the same fibers to the junction by means of a splitter 10. Connection with the return fiber pulses 1 is produced on the splitter 3.

Длина и форма пути оптических волокон чувствительного элемента 4 выбраны с возможностью прохождения лазерных импульсов без превышения допустимой величины затухания установленных значений, причем приемно-передающий блок 2 выполнен с совмещенным вводом-выводом лазерных импульсов и возможностью регистрации возвращенных по чувствительному элементу 4 и транспортному волокну 1 по тому же пути в обратном направлении лазерных импульсов с последующей оцифровкой величины мощности возвращенных лазерных импульсов и математической обработкой их для разграничения данных о величине помех и о факте физического воздействия на чувствительный элемент 4 в отношении конструкции (не показана на чертеже), на которой закреплен чувствительный элемент 4 с характеристиками, превышающими установленные значения, вызванными воздействием нарушителя на конструкцию.The length and shape of the path of the optical fibers of the sensing element 4 are selected with the possibility of passing laser pulses without exceeding the allowable attenuation value of the set values, and the receiving-transmitting unit 2 is made with the combined input-output of laser pulses and the possibility of registering returned by the sensitive element 4 and the transport fiber 1 by the same path in the opposite direction of the laser pulses, followed by digitization of the power of the returned laser pulses and mathematical processing x to distinguish data on the amount of interference and the fact of physical effects on the sensing element 4 in relation to the structure (not shown) on which is mounted the sensor 4 with the characteristics exceeding set value, caused by exposure to the offending structure.

Заявленный способ рефлектометрического измерения воздействия на оптоволоконный кабель реализуется следующим образом.The claimed method of reflectometric measurement of the impact on a fiber optic cable is implemented as follows.

Зондирующий импульс (см. фиг. 1 поз 6) поступает от генератора лазерного излучения приемно-передающего блока 2 в транспортное волокно 1. В месте установки чувствительного элемента 4 устанавливается сплиттер 3. На сплиттере 3 часть мощности зондирующего импульса ответвляется, а основной поток излучения направляется дальше, обеспечивая дальнейшую транспортировку мощности зондирующего импульса к другим зонам. Далее ответвленная часть мощности зондирующего импульса поступает на вход второго сплиттера 10, образующего с отрезком одномодового кабеля поз.4 чувствительный элемент, разветвляясь по двум ветвям 7 и 8 чувствительного элемента 4, разделенные части зондирующего импульса движутся во встречном направлении и достигают конца чувствительного элемента 4, проходят друг сквозь друга без взаимодействия и затем поступают на вход сплиттера 10 в обратном направлении. После сплиттера 10 разделенные сигналы складываются и при наличии сдвига фазы между ними интерферируют между собой, а затем направляются в приемно-передающий блок 2 через сплиттер 3 по тому же транспортному пути 1 в обратном направлении, где проводят измерения величины возвращенных лазерных импульсов и преобразования в цифровой код, по значению динамики изменения амплитуды лазерных импульсов делают вывод о наличии воздействия на чувствительный элемент и силе этого воздействия, причем часть мощности зондирующего импульса регулируют таким образом, чтобы возвращенный сигнал не превышал предельно допустимого уровня на входе приемно-передающего устройства 2.The probe pulse (see Fig. 1, pos. 6) comes from the laser radiation generator of the transmitter-receiver unit 2 into the transport fiber 1. At the installation site of the sensing element 4, a splitter 3 is installed. On the splitter 3, part of the probe pulse power is branched off, and the main radiation flux is directed further, providing further transportation of the probe pulse power to other zones. Next, the branched part of the probe pulse power is fed to the input of the second splitter 10, which forms a sensing element with a segment of a single-mode cable pos. 4, branching along two branches 7 and 8 of the sensing element 4, the separated parts of the probing pulse move in the opposite direction and reach the end of the sensing element 4, pass through each other without interaction and then enter the input of the splitter 10 in the opposite direction. After the splitter 10, the separated signals are added and, in the presence of a phase shift between them, interfere with each other, and then sent to the receiving-transmitting unit 2 through the splitter 3 along the same transport path 1 in the opposite direction, where the magnitude of the returned laser pulses and digital conversion are measured code, according to the value of the dynamics of changes in the amplitude of the laser pulses, they conclude that there is an effect on the sensitive element and the strength of this effect, and part of the power of the probe pulse is regulated so that the returned signal does not exceed the maximum permissible level at the input of the transceiver 2.

При отсутствии динамических воздействий на чувствительный элемент 4 пути следования разделенных импульсов практически равны и не оказывают существенного влияния на длительность прохождения импульсов по чувствительному элементу 4, включая ветви сплиттера 10 (не считая незначительное влияние шума и допустимых помеховых факторов).In the absence of dynamic effects on the sensitive element 4, the paths of the separated pulses are almost equal and do not significantly affect the duration of the pulses along the sensitive element 4, including the branches of the splitter 10 (not counting the insignificant effect of noise and permissible interference factors).

При наличии динамических воздействий на чувствительный элемент 4, как показано на фиг. 1 (поз.5 место воздействия на чувствительный элемент), пути следования разделенных импульсов к месту оказания физического воздействия оказываются не равными, так как время прохождения импульса по часовой стрелке на приведенном примере фиг.1 отличается от времени прохождения импульса против часовой стрелки.In the presence of dynamic effects on the sensing element 4, as shown in FIG. 1 (pos. 5, the place where the sensor acts on the sensing element), the paths of the separated pulses to the place where the physical effect is exerted are not equal, since the pulse travel time clockwise in the example shown in Fig. 1 differs from the pulse travel time counterclockwise.

Импульс, следующий по часовой стрелке, пройдет путь к месту воздействия с учетом деформации величиной L1 через время Т1. Импульс, следующий против часовой стрелки, пройдет путь к месту воздействия уже с учетом деформации величиной L через время Т1+2*Т2, как показано на фиг1 поз. 5, величина деформации волокна за время 2*Т2 изменится (от длины L1 до длины L) и импульс, проходящий эту деформацию против часовой стрелки, сдвигается по отношению к импульсу, прошедшему раньше во встречном направлении на определенную величину, т.е. сдвигается по фазе относительно встречного импульса. Сдвиг фазы оказывается достаточным, чтобы при сложении двух импульсов получить ярко выраженную интерференцию волн, изменяющуюся пропорционально силе и скорости внешнего воздействия. Из вышесказанного следует, что при Т2=0 деформация для встречно идущих импульсов не успевает произойти, L1=L и сдвиг фаз встречно направленных сигналов в месте возникновения деформации не произойдет, а значит, чувствительность, связанная с величиной сдвига фаз в этой точке, стремится к нулю.The pulse, following clockwise, will go the way to the place of impact, taking into account the deformation value L1 through time T 1 . The impulse, following counterclockwise, will pass the path to the place of influence, taking into account the deformation of L through time T 1 + 2 * T 2 , as shown in FIG. 5, the amount of fiber deformation during 2 * T 2 changes (from length L1 to length L) and the pulse passing this deformation counterclockwise is shifted relative to the pulse that passed earlier in the opposite direction by a certain amount, i.e. phase shifted relative to the oncoming pulse. The phase shift is sufficient so that when two pulses are added, a pronounced interference of waves is obtained, which varies in proportion to the strength and speed of the external action. From the foregoing, it follows that at T 2 = 0, deformation for counterpropagating pulses does not have time to occur, L1 = L, and the phase shift of the opposite directional signals does not occur at the place where the deformation occurs, which means that the sensitivity associated with the phase shift at this point tends to to zero.

Зависимость чувствительности датчика от начала зоны (от сплиттера 10) к концу - от максимального значения до нуля и зависит от динамических характеристик силы воздействия (от конструктивных особенностей закрепления чувствительного элемента 4 на заграждении, силы воздействия, скорости и периодичности). На примере фиг. 1 поз. 9 приведен ориентировочный усредненный график зависимости чувствительности датчика, размещенного на заграждении. По вертикали отображается V - скорость изменения амплитуды сигнала отражения, по горизонтали S - расстояние до места воздействия на заграждение начиная от места соединения с сплиттером 10 (начало зоны).The dependence of the sensitivity of the sensor from the beginning of the zone (from the splitter 10) to the end is from the maximum value to zero and depends on the dynamic characteristics of the impact force (on the structural features of the fastening of the sensitive element 4 on the fence, the impact force, speed and frequency). In the example of FIG. 1 item Figure 9 shows an approximate average graph of the sensitivity of the sensor located on the fence. Vertically displays V - the rate of change of the amplitude of the reflection signal, horizontally S - the distance to the point of impact on the fence starting from the point of connection with the splitter 10 (beginning of the zone).

В момент поступления импульсов в обратном направлении на вход сплиттера 10 оба импульса складываются, интерферируют и продолжают движение в обратном направлении к приемно-передающему блоку 1. При сложении двух волн одинаковой частоты, но имеющих сдвиг фазы друг относительно друга, результирующее значение амплитуды сигнала зависит от величины амплитуды и сдвига фаз этих импульсов.At the moment the pulses arrive in the opposite direction to the input of the splitter 10, both pulses are added, interfere, and continue to move in the opposite direction to the transmitter-receiver unit 1. When two waves of the same frequency are added, but have a phase shift relative to each other, the resulting signal amplitude depends on the magnitude of the amplitude and phase shift of these pulses.

На фиг. 2 показан график зависимости амплитуды возвращенного сигнала (линия 11), образованного сложением двух сигналов, например 40 (линия 12) и 60% (линия 13) мощности соответственно), для сдвига фаз 0, 90 и 180 градусов. Как видно из графика сложение двух сигналов может обеспечиваться при любом соотношении мощности сигналов и при любом сдвиге фаз. Оптимально мощности сигналов должны быть 50\50%. Изменение результирующего сигнала соответствует динамике физического воздействия на волокно.In FIG. 2 shows a graph of the amplitude of the returned signal (line 11), formed by adding two signals, for example 40 (line 12) and 60% (line 13) of power, respectively) for a phase shift of 0, 90 and 180 degrees. As can be seen from the graph, the addition of two signals can be provided for any ratio of signal power and for any phase shift. Optimal signal power should be 50 \ 50%. The change in the resulting signal corresponds to the dynamics of the physical effect on the fiber.

В качестве источника лазерного излучения и приемно-передающего блока 2 может служить стандартный или специализированный рефлектометр с открытым протоколом передачи данных измерений, или анализатор спектра, предназначенный для работы с одномодовым волокном, например в диапазоне длин волн 1310 нм и 1550 нм, с типовым соединителем, например типа FC\APC или оптическим выводом для сварного соединения с транспортным кабелем 1. Обработка данных, определение характеристик воздействия, логическая обработка, визуализация результатов обработки и интеграция с другими системами производится на сервере специализированным программным обеспечением.As a source of laser radiation and a transmitter-receiver unit 2, a standard or specialized reflectometer with an open protocol for transmitting measurement data, or a spectrum analyzer designed to work with a single-mode fiber, for example, in the wavelength range of 1310 nm and 1550 nm, with a typical connector, can be used for example, type FC \ APC or optical output for welded connection to transport cable 1. Data processing, determination of the characteristics of the impact, logical processing, visualization of the processing results and integ tion with other systems is done on the server dedicated software.

Регулирование величины отбираемой мощности излучения осуществляется применением сплиттеров 3 и 10, содержащих ответвители с различным уровнем ответвляемой мощности, рассчитываемой в соответствии с руководством по эксплуатации и настройками рефлектометра. Мощность источника когерентного излучения (например, рефлектометра) при этом должна быть достаточной для обеспечения работоспособности устройства в целом. Величины отбираемой мощности излучения должны быть не слишком большой, чтобы не превысить величину отраженного сигнала на входе фотоприемника оптоэлектронного блока (например, рефлектометра) более величины насыщения.The magnitude of the selected radiation power is controlled by using splitters 3 and 10, containing couplers with different levels of branch power calculated in accordance with the instruction manual and reflectometer settings. The power of the coherent radiation source (for example, an OTDR) should be sufficient to ensure the operability of the device as a whole. The values of the selected radiation power should not be too large so as not to exceed the value of the reflected signal at the input of the photodetector of the optoelectronic unit (for example, an OTDR) more than the saturation value.

Размеры контролируемых зон могут быть разными по конфигурации и произвольной длины. Наращивание их количества и определение мест расположения зон контроля осуществляется и обеспечивается в процессе конкретного монтажа системы и ограничено только номинальными значениями ответвляемой мощности лазерного излучения и оптимальной длиной контролируемых зон.The sizes of controlled zones can be different in configuration and arbitrary length. The increase in their number and the determination of the locations of the control zones is carried out and ensured during the concrete installation of the system and is limited only by the nominal values of the branch power of the laser radiation and the optimal length of the controlled zones.

Claims (1)

Способ рефлектометрического измерения воздействия на оптическое волокно с использованием метода интерференции, заключающийся в том, что зондирующие импульсы от источника лазерного излучения приемно-передающего блока подают в транспортное волокно и далее в чувствительный элемент, отличающийся тем, что часть мощности зондирующих импульсов подают из транспортного волокна в чувствительный элемент, причем чувствительный элемент выполняют из оптического волокна, оба конца которого подключают к сплиттеру с образованием петли из двух одинаковых встречных путей прохождения части мощности лазерных импульсов, при этом по двум встречным путям чувствительного элемента подают разделенные части зондирующих импульсов во встречном направлении, пропускают их друг сквозь друга без взаимодействия и направляют на вход сплиттера в обратном направлении, после сплиттера разделенные лазерные импульсы складываются и при наличии сдвига фазы между ними интерферируют между собой, затем направляются в приемно-передающий блок по тому же транспортному пути в обратном направлении, где проводят измерения величины возвращенных лазерных импульсов и преобразования в цифровой код, по значению динамики изменения амплитуды лазерных импульсов делают вывод о наличии воздействия на чувствительный элемент и силе этого воздействия, причем часть мощности зондирующего импульса регулируют таким образом, чтобы возвращенный сигнал не превышал предельно допустимого уровня на входе приемно-передающего устройства. The method of reflectometric measurement of the impact on an optical fiber using the interference method, which consists in the fact that the probe pulses from the laser source of the transmitting and receiving unit are fed into the transport fiber and then into the sensing element, characterized in that a part of the probe pulse power is supplied from the transport fiber to a sensitive element, the sensitive element being made of optical fiber, both ends of which are connected to the splitter to form a loop of two These are oncoming paths for the passage of part of the power of the laser pulses, while the two oncoming paths of the sensing element feed the separated parts of the probe pulses in the opposite direction, pass them through each other without interaction and send them to the input of the splitter in the opposite direction, after the splitter, the separated laser pulses are added and the presence of a phase shift between them interfere with each other, then are sent to the receiving-transmitting unit along the same transport path in the opposite direction, where measurements of the magnitude of the returned laser pulses and conversion to a digital code are taken, based on the dynamics of the amplitude of the laser pulses, they conclude that there is an effect on the sensitive element and the strength of this effect, and part of the probe pulse power is controlled so that the returned signal does not exceed the maximum permissible level by the input of the receiving and transmitting device.
RU2015121838/05A 2015-06-09 2015-06-09 Reflectometry method for determining fibre-optic cable exposure RU2600649C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121838/05A RU2600649C1 (en) 2015-06-09 2015-06-09 Reflectometry method for determining fibre-optic cable exposure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121838/05A RU2600649C1 (en) 2015-06-09 2015-06-09 Reflectometry method for determining fibre-optic cable exposure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2600649C1 true RU2600649C1 (en) 2016-10-27

Family

ID=57216424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015121838/05A RU2600649C1 (en) 2015-06-09 2015-06-09 Reflectometry method for determining fibre-optic cable exposure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2600649C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774780C2 (en) * 2020-09-28 2022-06-22 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Signaling method using fiber-optic security detector with linear part with combined interferometer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04307328A (en) * 1990-12-03 1992-10-29 Corning Inc Fiber-optic detecting cable
US7502120B2 (en) * 2005-07-28 2009-03-10 Sercel Fiber optic interferometric sensor array
CN203338654U (en) * 2013-05-28 2013-12-11 上海电子信息职业技术学院 Secondary light-splitting terminal fault testing box for teaching purpose
WO2013185208A1 (en) * 2012-06-13 2013-12-19 Robert Keith Harman Fiber optic interferometric perimeter security apparatus and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04307328A (en) * 1990-12-03 1992-10-29 Corning Inc Fiber-optic detecting cable
US7502120B2 (en) * 2005-07-28 2009-03-10 Sercel Fiber optic interferometric sensor array
WO2013185208A1 (en) * 2012-06-13 2013-12-19 Robert Keith Harman Fiber optic interferometric perimeter security apparatus and method
CN203338654U (en) * 2013-05-28 2013-12-11 上海电子信息职业技术学院 Secondary light-splitting terminal fault testing box for teaching purpose

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774780C2 (en) * 2020-09-28 2022-06-22 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Signaling method using fiber-optic security detector with linear part with combined interferometer
RU2778012C2 (en) * 2020-09-28 2022-08-12 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Interferometer with two arms for fiber-optic security detector
RU2812418C1 (en) * 2023-07-26 2024-01-30 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Security alarm system with fence with moving element and sensitive element of dynamic fiber optic sensor placed on it
RU2813681C1 (en) * 2023-07-26 2024-02-15 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Combined interferometers for fibre optic security detector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0983486B1 (en) Distributed sensing system
RU2648008C1 (en) Device for collecting information on the sizes of dynamic impacts on flexible structures and the state of end-function fiber-detectors
AU2011314185B2 (en) Interferometer systems
KR100715589B1 (en) Apparatus and method for monitoring a structure using a counter-propagating signal method for locating events
KR101297268B1 (en) Apparatus for fiber optic perturbation sensing and method of the same
US8395782B2 (en) Detection and location of boundary intrusion, using composite variables derived from phase measurements
CN102809421A (en) Multi-point localizable distribution-type optical-fiber vibration sensor based on polarization-state differential detection
US10598544B2 (en) Low crosstalk, common path, dual ring sagnac interferometer for disturbance sensing
JP5242098B2 (en) Optical fiber sensor and variation position detection method
US20160018245A1 (en) Measurement Using A Multi-Core Optical Fiber
AU2020103313A4 (en) A distributed optical fiber Fizeau interferometer based on the principle of optical time domain reflection (OTDR)
CN101324446B (en) Destabilization sensing localization method
CN104180832A (en) Distributed orthogonal vector disturbance sensing system based on four-core optical fiber
RU2600649C1 (en) Reflectometry method for determining fibre-optic cable exposure
CN201130407Y (en) Device for monitoring perimeter safety
RU155424U1 (en) REFLECTOMETER METER FOR INFLUENCE ON FIBER CABLE
CN210327579U (en) Optical cable vibrating positioning device
CN210444271U (en) Optical cable vibrating positioning device
US8792754B2 (en) Modalmetric fibre sensor
KR100726206B1 (en) Fiber optic two mode interferometric sensors for the detection of abnormal status and the signal processing method
RU178688U1 (en) Fiber optic perimeter security system
JP2007232439A (en) Optical fiber ring interference type sensor
Mohanan et al. Studies on merged Sagnac-Michelson interferometer for detecting phase sensitive events on fiber optic cables
CN110501819A (en) A kind of single shaft Sagnac interferometer phase bias controller and method
RU2752686C1 (en) Distributed vibration sensor based on sanyac interferometer with increased accuracy of impact coordinate determination

Legal Events

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

Effective date: 20190610