Способ контроля глубины прокладки оптического кабеля Российский патент 2021 года по МПК G01B17/00 G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля глубины прокладки оптического кабеля, в том числе кабеля без проводящих элементов.

Известны индукционные способы контроля глубины прокладки кабелей [1-8], заключающиеся в том, что к цепи «провод-земля» кабельной линии подключают генератор и измеряют параметры магнитного поля, возбуждаемого протекающим по проводнику данной цепи током, по которым и определяют глубину залегания кабеля. Данные способы неприменимы для контроля глубины прокладки оптического кабеля без проводящих элементов.

Известны способы определения местоположения трубопровода [9, 10], заключающиеся в том, что к трубопроводу подключают импульсный генератор, с помощью акустических датчиков над трубопроводом измеряют акустические сигналы, по параметрам которых определяют местоположение трубопровода. Данные способы не предназначены для контроля глубины прокладки оптических кабелей.

Известен способ определения местоположения оптического кабеля [11], заключающийся в том, что над кабелем продольно-поперечно относительно предполагаемой трассы кабеля перемещают источник направленного акусто-вибрационного воздействия, при этом по отдельному каналу связи управляют перемещениями источника направленного акусто-вибрационного воздействия и уровнем акусто-вибрационного воздействия, с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности зондирующего импульса, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна при отсутствии вибрационного воздействия, затем производят акусто-вибрационное воздействие на кабель с поверхности земли, перемещая источник направленного вибрационного воздействия над предполагаемой трассой, с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности зондирующего импульса, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна при вибрационном воздействии и определяют местоположение кабеля по положению источника направленного вибрационного воздействия, при котором разница между характеристиками обратного рассеяния, измеренными с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра до начала и при вибрационном воздействии в месте вибрационного воздействия максимальна. Однако данный способ не предназначен для контроля глубины прокладки оптического кабеля.

Известен способ контроля глубины прокладки оптического кабеля [12], заключающийся в том, что создают направленное акустическое воздействие на кабель и с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра измеряют характеристики обратного рассеяния оптического волокна, при этом предварительно источник направленного акустического воздействия размещают на поверхности над кабелем и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, по которой определяют оценку уровня воздействующего акустического сигнала в месте воздействия e₁, затем, сохраняя неизменным положение источника направленного акустического воздействия в горизонтальной плоскости, поднимают его над поверхностью на известное расстояние H, после чего измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, по которой определяют оценку уровня воздействующего акустического сигнала в месте воздействия e₂, и оценивают глубину прокладки оптического кабеля по расстоянию от кабеля до поверхности над кабелем h, которое рассчитывают по формуле

(1)

Погрешности определения глубины прокладки оптического кабеля данным способом обусловлены следующим. Оптическое волокно функционирует как распределенный акустический датчик. Принимаемый рефлектометром сигнал распределен вдоль оптического волокна. При этом на распределение уровня принимаемого рефлектометром сигнала вдоль оптического волокна влияет не только расстояние от источника акустического воздействия до кабеля, но и ряд других факторов. В частности, структура и состав грунта, конструкция кабеля, наличие других подземных сооружений, близость смотровых устройств с запасом оптического кабеля и т.п. Кроме того, при расположении источника акустического воздействия на некоторой высоте над поверхностью грунта звук распространяется к оптическому кабелю в двух средах и имеет место отражение на границе сред. В результате зависимость распределения вдоль волокна амплитуды сигнала, принимаемого рефлектометром на частоте воздействия характеристика становится неоднозначной. Все это осложняет выбор исходных данных для расчетов по формуле (1) и приводит к погрешностям оценок глубины прокладки, а это ограничивает область применения способа.

Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.

Эта сущность достигается тем, что согласно способа контроля глубины прокладки оптического кабеля источник направленного акустического воздействия размещают на поверхности над кабелем и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, при этом на кабель воздействуют акустическим сигналом на одной частоте, источник направленного акустического воздействия перемещают по нормали к оси оптического кабеля в одном направлении от кабеля и измеряют характеристики обратного рассеяния оптического волокна с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра в трех точках, расположенных нормали к оси оптического кабеля на расстоянии , по результатам обработки характеристик обратного рассеяния оптического волокна, измеренных фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром, определяют время задержки сигналов на частоте воздействия в точке на оси волокна, соответствующей пересечению нормали, по которой перемещают источник акустического воздействия, при размещении источника акустического воздействия на расстоянии относительно сигнала, полученного для этой точки при размещении источника акустического воздействия на расстоянии , после чего определяют глубину прокладки оптического кабеля , решая уравнение

, (2)

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство включает проложенный ниже поверхности земли 1 оптический кабель 2 с оптическим волокном 3, фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 4 и работающий на одной частоте источник направленного акустического воздействия 5.

Оптическое волокно 3 проложенного ниже поверхности земли 1 оптического кабеля 2 подключено ко входу фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра 4, а работающий на одной частоте источник направленного акустического воздействия 5 расположен над кабелем на поверхности.

Устройство работает следующим образом. Фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 4 измеряет характеристики обратного рассеяния оптического волокна 3, по результатам обработки которых выделяют временные зависимости сигналов, наводимых вдоль длины оптического волокна 3, в результате акустических воздействий на оптическое волокно 3. Последовательно помещают работающий на одной частоте источник акустического воздействия 5 на поверхности земли 1 над оптическим кабелем 2 с одной стороны оптического кабеля 2 на нормали к его оси на расстояниях, соответственно, и измеряют характеристики обратного рассеяния оптического волокна 3 с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра 4, по которым определяют время задержки сигналов на частоте воздействия в точке на оси волокна, соответствующей пересечению с нормалью, по которой перемещают источник акустического воздействия, при размещении источника акустического воздействия на расстоянии относительно сигнала, полученного для этой точки при размещении источника акустического воздействия на расстоянии . После чего определяют глубину прокладки оптического кабеля, решая уравнение (2).

В отличие от известного способа, которым является прототип, в заявляемом способе глубину прокладки оптического кабеля определяют по результатам измерений задержек одночастотных сигналов, а не по оценкам уровней сигналов, что исключает погрешности, обусловленные флюктуациями из-за внешних факторов амплитуд, принимаемых фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром сигналов на частоте акустического воздействия. Это позволяет снизить погрешности оценок глубины прокладки оптического кабеля и тем самым расширить область применения заявляемого способа по сравнению с прототипом.

ЛИТЕРАТУРА

1. SU 98345.

2. SU 569984.

3. RU 2315337.

4. RU 2326343.

5. RU 2635402.

6. WO 2017/164765.

7. RU 2699379.

8. RU 2713104.

9. RU 248251.

10. RU 127203.

11. RU 2656295.

12. RU 2743888.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля глубины прокладки оптического кабеля, в том числе кабеля без проводящих элементов. Технический результат: расширение области применения. Сущность: источник направленного акустического воздействия размещают на поверхности над кабелем и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра. При этом на кабель воздействуют акустическим сигналом на одной частоте. Источник направленного акустического воздействия перемещают по нормали к оси оптического кабеля в одном направлении от кабеля и измеряют характеристики обратного рассеяния оптического волокна с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра в трех точках, расположенных по нормали к оси оптического кабеля на расстоянии . По результатам обработки характеристик обратного рассеяния оптического волокна, измеренных фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром, определяют время задержки сигналов на частоте воздействия в точке на оси волокна, соответствующей пересечению нормалью, по которой перемещают источник акустического воздействия при размещении источника акустического воздействия на расстоянии относительно сигнала, полученного для этой точки при размещении источника акустического воздействия на расстоянии . Определяют глубину прокладки оптического кабеля , решая уравнение

.

1ил.

Способ контроля глубины прокладки оптического кабеля, заключающийся в том, что источник направленного акустического воздействия размещают на поверхности над кабелем и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, отличающийся тем, что на кабель воздействуют акустическим сигналом на одной частоте, источник направленного акустического воздействия перемещают по нормали к оси оптического кабеля в одном направлении от кабеля и измеряют характеристики обратного рассеяния оптического волокна с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра в трех точках, расположенных на нормали к оси оптического кабеля на расстоянии , по результатам обработки характеристик обратного рассеяния оптического волокна, измеренных фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром, определяют время задержки сигналов на частоте воздействия в точке на оси волокна, соответствующей пересечению нормалью, по которой перемещают источник акустического воздействия, при размещении источника акустического воздействия на расстоянии относительно сигнала, полученного для этой точки при размещении источника акустического воздействия на расстоянии , после чего определяют глубину прокладки оптического кабеля , решая уравнение

.