Многоканальный распределенный волоконно-оптический датчик Российский патент 2025 года по МПК G01D5/353 G02B6/12 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для анализа амплитудно-фазовых характеристик светового излучения, рассеянного от различных участков волоконно-оптического чувствительного элемента, и может быть использовано для мониторинга и охраны протяженных объектов, таких, например, как трубопроводы, мосты, дороги, электрические и оптические кабели и иные ответственные конструкции как от повреждений при проведении работ вблизи таких объектов, так и сбора информации с удаленных точечных датчиков, например, пожарных извещателей, извещателей блокирования преграждающих устройств (дверей, ворот, крышек люков, шкафов, щитов и т.п.), датчиков температуры, давления, влажности и др.

Известен оптический блок контроля точечных извещателей ВОЛНА-БКИ-8, предназначенный для контроля состояния (закрыто/открыто) преграждающих устройств, блокируемых оптическими извещателями, который обеспечивает подключение до восьми оптических извещателей ВОЛНА-БКИ, а связь извещателей с блоком контроля, подключенного к интегрированной системе безопасности по линии связи Ethernet, осуществляется по волоконно-оптическому тракту (Уникальные волоконные приборы (ufdcom.ru), [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ufdcom.ru/volna-bki-8, вход свободный - (12.12.2024).

Существенным недостатком такого устройства являются его ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные необходимостью задействования для каждого извещателя отдельного оптического волокна, что делает проблематичной применение таких извещателей для охраны телекоммуникационных оптических каналов связи, поскольку зачастую не представляется возможным непосредственно подключиться к телекоммуникационному оптическому каналу связи.

От этого недостатка свободно устройство, рассмотренное в патенте RU №2746176 С2, в котором предложен способ сбора информации от пространственно разнесенных источников от множества источников с использованием одного оптического волокна без непосредственного доступа к волокну (без разделки оптического кабеля). Способ сбора информации от пространственно разнесенных источников информации (датчиков) включает в себя подключение волоконно-оптического кабеля к когерентному рефлектометру, установку на оптический кабель источников звуковых волн (или вибрации), формирование электрического сигнала, соответствующего передаваемой информации от каждого датчика, подачу этого сигнала на указанный источник звуковых волн (или вибрации), распознавание упомянутых звуковых колебаний (или вибраций) когерентным рефлектометром.

Этот способ и устройство, его реализующее, также не лишены недостатков, а именно, когерентный рефлектометр, по сути, функционирует как устройство приема информационного сообщения от датчиков, расположенных вдоль оптического волокна и его функции при приеме и детектировании виброакустических воздействий на волоконно-оптической кабель существенно ограничены, поскольку спектры частот датчиков и виброакустических воздействий не отделены друг от друга. Кроме того, в аналоге, практически затруднительно в «одной» точке чувствительного элемента разделить виброакустические сигналы даже двух датчиков и при этом обрабатывать информацию о виброакустических воздействиях на чувствительный элемент.

Наиболее близким к заявленному техническому решению - прототипом - является многоканальный распределенный датчик с системой распознавания на основе машинного обучения и нейронных сетей, содержащий функционально связанные приемо-передающий оптический модуль, усилительный оптический модуль, чувствительный элемент, выполненный в виде оптического волокна и содержащий, по крайней мере, один точечный извещатель и компьютер с системой распознавания на основе машинного обучения и нейронных сетей (патент RU №2797773 С1).

В прототипе также затруднительно в «одной» точке чувствительного элемента разделить виброакустические воздействия и сигналы нескольких датчиков (>2) даже при априорной информации о спектрах сигналов различных датчиков без ущерба выделения виброакустических воздействий на волоконно-оптической кабель. Прототип также не лишен недостатков, присущих аналогу, а именно, практически затруднительно разделить сигналы точечных датчиков и других источников виброакустических воздействий в зонах размещения точечных датчиков, особенно в случае перекрытия их спектров, что снижает достоверность мониторинга.

Таким образом, выявленная проблема сводится к устранению вышеуказанных недостатков.

Технический результат - повышение достоверности мониторинга.

Выявленная проблема решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в многоканальном распределенном волоконно-оптическом датчике, содержащем функционально связанные приемо-передающий оптический модуль, усилительный оптический модуль, чувствительный элемент, выполненный в виде оптического волокна, по крайней мере один точечный извещатель с сенсором регистрируемого события и виброакустическим выходом, первый фильтр сигналов точечного извещателя и компьютер, причем приемо-передающий оптический модуль содержит узкополосный непрерывный лазер, акустооптический модулятор, фотоприемник, блок обработки сигналов, фильтр частот и блок постобработки, управления и синхронизации с двумя входами, выходом и входом-выходом, при этом выход узкополосного непрерывного лазера соединен с оптическим входом акустооптического модулятора, выход которого соединен с входом усилительного оптического модуля, выход фотоприемника, вход которого соединен с выходом усилительного оптического модуля, соединен с входом блока обработки сигналов, выход которого через фильтр частот соединен с первым входом блока постобработки, управления и синхронизации, выход которого соединен с модулирующим входом акустооптического модулятора, а вход-выход соединен с компьютером, вход-выход усилительного оптического модуля соединен с чувствительным элементом, а виброакустический выход точечного извещателя виброакустически соединен с упомянутым чувствительным элементом, точечный извещатель снабжен блоком преобразования сигналов сенсора регистрируемого события в информационный сигнал виброакустического выхода, выполненного в виде последовательно соединенных преобразователя сигналов сенсора регистрируемого события в цифровой код, логического элемента «ИЛИ», соединенного с преобразователем сигналов сенсора регистрируемого события в цифровой код раздельными формирователями кода логического нуля и логической единицы, двухчастотного генератора, и согласующего усилителя, выход сенсора регистрируемого события соединен с входом преобразователя сигналов сенсора регистрируемого события в цифровой код а выход согласующего усилителя соединен с входом виброакустического выхода, при этом введены второй фильтр сигналов точечного извещателя, модуль восстановления битовых последовательностей информационного сообщения точечного извещателя и модуль декодирования, причем входы первого и второго фильтров сигналов точечного извещателя объединены между собой и соединены с выходом блока обработки сигналов, выходы первого и второго фильтров сигналов точечного извещателя соединены с соответствующими входами модуля восстановления битовых последовательностей информационного сообщения точечного извещателя, выходы которого соединены с соответствующими входами модуля декодирования, выход которого соединен с вторым входом блока постобработки, управления и синхронизации; в предпочтительном исполнении точечный извещатель содержит по крайней мере один дополнительный сенсор регистрируемого события, выход которого соединен с дополнительным входом преобразователя сигналов сенсора регистрируемого события в цифровой код.

Изобретение иллюстрируется изображениями, где:

на Фиг. 1 представлено схематическое изображение заявленного многоканального распределенного волоконно-оптического датчика;

на Фиг. 2 представлено схематическое изображение точечного датчика (извещателя) заявленного многоканального распределенного волоконно-оптического датчика;

на Фиг. 3 представлено схематическое изображение модуля восстановления битовых последовательностей информационного сообщения точечного датчика (извещателя) заявленного многоканального распределенного волоконно-оптического датчика. Позиции на представленных изображениях означают следующее:

1 - приемо-передающий оптический модуль;

2 - усилительный оптический модуль;

3 - чувствительный элемент;

4 - точечный датчик (извещатель);

5 - компьютер;

6 - узкополосный непрерывный лазер;

7 - модулятор оптического излучения;

8 - фотоприемное устройство (фотоприемник);

9 - блок обработки сигналов;

10 - фильтр частот;

11 - блок постобработки, управления и синхронизации;

12 - фильтр сигналов точечного извещателя;

13 - второй фильтр сигналов точечного извещателя;

14 - модуль восстановления битовых последовательностей;

15 - модуль декодирования;

16 - сенсор регистрируемого события;

17 - преобразователя сигналов первичных датчиков в цифровой код;

18 - формирователь кода логической единицы;

19 - формирователь кода и кода логического нуля;

20 - логический элемент «ИЛИ»;

21 - двухчастотный генератор;

22 - драйвер (согласующий усилитель);

23 - вибропреобразователь;

24 - первое устройство выделения огибающей сигналов;

25 - второе устройство выделения огибающей сигналов;

26 - формирователь битовой последовательности;

27 - согласованный фильтр логической «единицы»;

28 - согласованный фильтр логического «нуля»;

29 - виброакустическое соединение точечного датчика (извещателя) 4 с чувствительным элементом 3;

30 - оптический вход усилительного оптического модуля 2;

31 - оптический выход усилительного оптического модуля 2;

32 - оптический вход/выход усилительного оптического модуля 2;

33 - оптический выход приемо-передающего оптического модуля 1;

34 - оптический вход приемо-передающего оптического модуля 1;

35 - информационный вход/выход приемо-передающего оптического модуля 1.

В соответствии с заявленным техническим решением многоканальный распределенный волоконно-оптический датчик содержит функционально связанные приемо-передающий оптический модуль 1, усилительный оптический модуль 2, чувствительный элемент 3, выполненный в виде оптического волокна и содержащий, по крайней мере, один точечный датчик (извещатель) 4, причем точечные датчики (извещатели) 4 имеют виброакустические соединения 29 с чувствительным элементом 3, и компьютер 5. Усилительный оптический модуль 2 оснащен одним оптическим входом 30, одним оптическим входом/выходом 32 и одним оптическим выходом 31. Приемо-передающий оптический модуль 1 содержит один оптический выход 33, один оптический вход 34 и информационный вход/выход 35, подключенный к компьютеру 5 и служащий для двухстороннего обмена информацией. Оптический выход 33 приемо-передающего оптического модуля 1 подключен к оптическому входу 30 усилительного оптического модуля 2, а вход/выход 32 последнего подключен к чувствительному элементу 3, выход 31 усилительного оптического модуля 2 подключен к оптическому входу 34 приемопередающего оптического модуля 1, причем приемо-передающий оптический модуль 1 содержит узкополосный непрерывный лазер 6, модулятор оптического излучения 7, фотоприемное устройство (фотоприемник) 8, блок обработки сигналов 9, фильтр частот 10, фильтр точечного датчика (извещателя) 12 и блок постобработки, управления и синхронизации 11, содержащий первый и второй информационные входы, выход модулирующего сигнала и информационный вход/выход 35, при этом выход узкополосного непрерывного лазера 6 соединен с оптическим входом оптического модулятора 7, его выход является выходом 33 приемо-передающего оптического модуля 1. Выход блока обработки сигналов 9 через фильтр частот 10 соединен с первым входом блока постобработки, управления и синхронизации 11, выход которого соединен с модулирующим входом оптического модулятора 7, причем точечный датчик (извещатель) 4 содержит первичный датчик 16, генератор 21, драйвер 22 и вибропреобразователь 23, причем выход генератора 21 через драйвер (согласующий усилитель) 22 подключен к входу вибропреобразователя 23, механически связанного с чувствительным элементом 3. В приемо-передающий оптический модуль 1 дополнительно введены второй фильтр 13 точечного датчика (извещателя) 4, модуль восстановления битовой последовательности информационного сообщения 14 точечного датчика (извещателя) 4 и модуль декодирования информационного сообщения 15 точечного датчика (извещателя) 4, причем выход блока обработки сигналов 9 дополнительно подключен к объединенным вместе входам первого 12 и второго 13 фильтров сигналов точечного датчика (извещателей), а их выходы подключены соответственно к первому и второму входам модуль восстановления битовых последовательностей 14 точечного датчика (извещателя) 4, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим входам модуля декодирования информационного сообщения 15 точечного датчика (извещателя) 4, а его выход подключен к второму входу блока постобработки 11. Модуль восстановления битовых последовательностей 14 точечного датчика (извещателя) 4 содержит первое 24 и второе 25 устройства выделения огибающей сигналов, формирователь битовой последовательности 26, согласованный фильтр логической единицы 27 и согласованный фильтр логического нуля 28. Первым и вторым входами модуля формирования битовой последовательности 14 информационного сообщения точечного датчика (извещателя) 4 являются соответственно входы первого 24 и второго 25 устройств выделения огибающей сигналов, выходы устройств 24 и 25 выделения огибающей сигналов подключены к соответствующим входам формирователя битовой последовательности 26, переданной точечным датчиком (извещателем) 4 информационной последовательности, а его выход подключен к входу согласованного фильтра логической единицы 27 и к входу согласованного фильтра логического нуля 28, выходы которых являются выходами модуля восстановления битовых последовательностей 14 точечного датчика (извещателя) 4. Точечный датчик (извещатель) многофункциональный 4 и может быть оснащен несколькими первичными датчиками 16. В точечный датчик (извещатель) 4 введен преобразователь сигналов датчиков в цифровой код 17, формирователь кода логического нуля 19 и формирователь кода логической единицы 18, логический элемент «ИЛИ» 20 и содержит по крайней мере, один первичный датчик (извещатель) 16, каждый первичный датчик 16 подключен к соответствующему входу преобразователя сигналов первичных датчиков 17 в цифровой код, который имеет два раздельных выхода, соответственно выход логической единицы и выход логического нуля (выход логического нуля условно на Фиг. 2 отмечен окружностью), сигналы с этих выходов поступают на входы соответствующих формирователей кода логической единицы 18 и кода логического нуля 19, а их выходы подключены к входам логического элемента «ИЛИ» 20, выход которого подключен к управляющему входу генератора 21, причем генератор 21 двухчастотный.

Заявленный распределенный датчик с интегрированной системой точечных датчиков работает следующим образом. В основе работы заявленного устройства лежит принцип когерентной рефлектометрии. В отличии от обычного рефлектометра в заявленном устройстве в качестве источника оптического излучения используется узкополосный непрерывный лазер 6. В волокно периодически вводятся оптические импульсы. Часть света рассеивается на неоднородностях волокна и распространяется в обратном направлении. При микродеформациях волокна, вызванных виброакустическими и температурными воздействиями, параметры рассеянного сигнала изменяются. Анализируя изменения в интерференционной картине сигнала обратного рассеяния, можно определить место и характер воздействия на волокно. Применительно к заявленному техническому решению, узкополосный непрерывный лазер 6, как это следует из его названия, непрерывно формирует узкополосное лазерное излучение, поступающее в модулятор оптического излучения 7 (например, акустооптический модулятор), формирующий на выходе импульсный оптический сигнал, с параметрами, задаваемыми блоком постобработки 11. Сформированные оптические импульсы усиливаются в усилительном оптическом модуле 2 и с его входа/выхода вводятся в чувствительный элемент 3, представляющий собой оптическое волокно. В чувствительном элементе 3, за счет неоднородностей внутри его волокна, образуется обратноотраженный оптический сигнал (сигнал обратного рассеяния Рэлея), который поступает из чувствительного элемента 3 обратно в усилительный оптический модуль 2 и, далее, с его выхода поступает на вход фотоприемного устройства (фотоприемника) 8, в котором обратнорассеянный оптический сигнал преобразуется в электрический и поступает далее в блок обработки сигналов 9, а с его выхода через фильтр частот 10 с полосой пропускания индуцируемых средой в чувствительном элементе колебаний в частотном диапазоне измеряемого параметра поступает в блок постобработки, управления и синхронизации 11. Блок постобработки, управления и синхронизации 11 осуществляет анализ сигналов на выходе фильтра частот 10 для каждого анализируемого участка распределенного чувствительного элемента и результат анализа через информационный выход/вход 35 передается в компьютер 5 для дальнейшей обработки и анализа. Генерируемые извещателями 4 с виброакустическим выходом события с заранее известной частотой акустического сигнала воздействуют на оптическое волокно 3, что существенно упрощает его выделение после фильтрации фильтром частот 12 в приемо-передающем блоке 1. В прототипе для уверенного разделения сигналов виброакустического воздействия и сигналов извещателей желательно разделить полосы частот фильтра 10 и фильтра 12, но при этом часть информации о спектре сигналов будет утеряна. Установленные на чувствительный элемент 3 извещатели 4 в точках их установки 29 вызывают соответствующие заранее известные изменения в интерференционной картине сигнала обратного рассеяния, которые могут быть однозначно идентифицированы (пропущены) фильтром сигналов извещателей 12 Более подробно в этой части работа приемо-передающего оптического модуля 1 рассмотрена в материалах прототипа и в настоящем изобретении не рассматривается, поскольку не является предметом настоящего изобретения. В предлагаемом изобретении разделение сигналов точечных датчиков и других источников виброакустических воздействий в зонах размещения точечных датчиков, основано на формировании шумоподобных сигналов точечным извещателем 4 при передаче информационных сообщений от сенсоров регистрируемых событий 16 и декодированием информационных сообщений в приемо-передающем блоке 1, а именно фильтрации частот модуляции фильтрами 12 и 13 и последующего декодирования сигналов на их выходах в модуле восстановления битовых последовательностей 14 и в модуле декодирования 15 точечного извещателя 4, затем битовая последовательность информационного сообщения поступает в блок постобработки, управления и синхронизации 11, из которого после декодирования поступает в компьютер 5. Работа модуля восстановления битовых последовательностей 14 и модуля декодирования 15, изображенных на Фиг. З, будет рассмотрена после рассмотрения принципа формирования информационного сообщения извещателем 4. Извещатель 4 формирует частотно-манипулированный сигнал (Частотно-манипулированные сигналы FSK (frequency shift key) и FSK сигналы с непрерывной фазой CPFSK (continuous phase FSK). DSPLIB.org [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.dsplib.org/content/signal_fsk/signal_fsk.html?ysclid=m4ppliubwv245295833, вход свободный - (12.12.2024) в виде совокупности чередующихся посылок двух различных частот, значение которых лежит в полосе частот виброакустических воздействий, анализируемых распределенным датчиком мониторинга протяженных объектов, а информационное сообщение представляет собой двоичную бинарную последовательность нулей и единиц. Точечный извещатель 4, представленный на Фиг. 2, работает следующим образом. Сенсоры регистрируемых событий 16, например, такие как датчик температуры, датчик освещенности, акустический датчик и другие, на своих выходах формируют первичные информационные сигналы, соответствующие каждому регистрируемому событию (например, но не ограничиваясь этим, каждый сенсор регистрируемых событий 16 на своем выходе формирует восьмиразрядное слово, в котором содержится информация о регистрируемом событии и значении параметра регистрируемого события). В преобразователе сигналов датчиков в цифровой код 17 формируется суммарное информационное сообщение всех сенсоров регистрируемых событий 16, подключенным к входам преобразователя сигналов датчиков в цифровой код 17. Суммарное информационное сообщение представляет собой исходную последовательность логических «нулей» и «единиц». Далее «нули» и «единицы» суммарного информационного сообщения в преобразователе сигналов датчиков в цифровой код 17 разделяются на два потока, соответствующих «единицам» (поток 1) и «нулям» (поток 2). Поток 1 и поток 2 инверсны друг относительно друга, и поступают поочередно на соответствующие выходы преобразователя сигналов датчиков в цифровой код 17. Каждая «единица» из потока 1 в формирователе кода логической единицы 18 преобразуется в шумоподобный бинарный сигнал и соответственно каждый «нуль» из потока 2 в формирователе кода логического нуля 19 преобразуется в шумоподобный бинарный сигнал, автокорреляционная функция которых имеет только один ярко выраженный максимум. Такому требованию удовлетворяют, в частности, последовательности Баркера (Энциклопедия АСУ ТП, 2.11. Беспроводные локальные сети. RealLab [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.reallab.ru/bookasutp/2-promishlennie-seti-i-interfeisi/2-11-besprovodnie-lokalnie-seti/?ysclid=m4psnmt8yr302292649, вход свободный - (12.12.2024). Например, в рассматриваемом устройстве может быть применена, но не ограничиваясь этим, последовательность (код) Баркера длиной 7 импульсов для кодирования логической «единицы» имеет вид (1 1 1 0 0 1 0). Логический ноль кодируется инверсной последовательностью Баркера. Следует заметить, что в качестве таких шумоподобных можно использовать М-последовательности (М-последовательности длиной 7 импульсов полностью совпадают с 7-ми импульсным кодом Баркера, см., например, О.Ю. Волков. Практикум по радиоэлектронике: цифровые схемы. Издание второе, переработанное и дополненное. Учебно-методическое пособие для студентов физического факультета МГУ и преподавателей практикума по радиоэлектронике. М.: Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 2016. с. 27-36). Поскольку поток 1 и поток 2 инверсны друг относительно друга, то сформированные потоки сигналов с выхода формирователя кода логической единицы 18 и формирователя кода логического нуля 19 поступают поочередно на входы логического элемента ИЛИ и на его выходе формируется бинарное модифицированное суммарное информационное сообщение (каждый бит исходного суммарного информационного сообщения закодирован одной из шумоподобных последовательностей) всех сенсоров регистрируемых событий 16. Таким образом, при подаче бинарного модифицированного суммарного информационного сообщения на вход двухчастотного генератора 21 на его выходе формируется частотно-манипулированный сигнал, который после усиления драйвером 22 преобразуется вибропреобразователем 23 в виброакустический сигнал, воздействующий чувствительный элемент 3. На Фиг. 1 показаны условно места расположения 29 точечных извещателей 4 на чувствительном элементе 3. Способы взаимного расположения точечных извещателей 4 и чувствительного элемента 3 не рассматриваются, поскольку не являются предметом настоящего изобретения. Виброакустический сигнал точечного извещателя 4 воздействует в чувствительном элементе 3 на оптический сигнал обратного рассеяния Рэлея, который после усиления в усилительном оптическом модуле 2, детектирования фотоприемным устройством (фотоприемником) 8 и обработке в блоке обработки сигналов 9 поступает на вход фильтр частот 10, фильтра сигналов точечного извещателя 12 и второго фильтра сигналов точечного извещателя 13. Фотоприемное устройство (фотоприемник) 8 может быть выполнено по гетеродинной схеме, в этом случае на его второй вход подается оптическое излучение узкополосного непрерывного лазера 6 (связь показана пунктирной линией). Особенности построения фотоприемного устройства (фотоприемника) 8 и блока обработки сигналов 9 в рамках настоящей заявки не рассматриваются, поскольку не являются предметом изобретения. Фильтр сигналов точечного извещателя 12 и второй фильтр сигналов точечного извещателя 13 настроены соответственно на частоты, генерируемые извещателем 4 и сигналы с их выходов поступают на соответствующие входы модуля восстановления битовой последовательности информационного сообщения точечного извещателя 14, изображенного на Фиг. 3. Для определенности будем полагать, что тональный сигнал, выделяемый фильтром 12, соответствует логической «единице», а тональный сигнал, выделяемый фильтром 13, соответствует логическому «нулю». Модуль восстановления битовых последовательностей 14 и модуль декодирования 15 обеспечивают восстановление исходного суммарного информационного сообщения, которое было создано в точечном извещателе 4. Тональные сигналы с выходов фильтров 12 и 13 поступают на входы первого устройства выделения огибающей сигналов 24 и второго устройства выделения огибающей сигналов 25 и на их выходах формируются принятые сигналы двух потоков, соответствующих «единицам» и «нулям». В формирователе битовой последовательности 26 эти потоки объединяются и в результате этого на выходе формирователе битовой последовательности 26 формируется принятое бинарное модифицированное суммарное информационное сообщение, поступающее на входы согласованного фильтра логической «единицы» 27 и согласованного фильтра логического «нуля» 27. На выходах согласованного фильтра логической «единицы» 27 и согласованного фильтра логического «нуля» 27 формируются сигналы двух принятых потоков аналогичных сформированному в преобразователе сигналов датчиков в цифровой код 17, соответствующих «единицам» (поток 1) и «нулям» (поток 2). С выходов согласованных фильтров 27 и 28 сигналы принятых потока 1 и потока 2 поступают на соответствующие входы модуля декодирования 15, а с его выхода принятое суммарное информационное сообщение всех сенсоров регистрируемых событий 16 поступает на второй вход блока постобработки, управления и синхронизации 11, в котором из суммарного информационного сообщения выделяется информация о регистрируемых параметрах каждого сенсора регистрируемых событий 16. Рассмотренные технические решения настоящего изобретения могут быть реализованы на программируемых логических матрицах. В рамках настоящего изобретения детальное построение функциональных узлов подробно не рассматривается, поскольку выходит за рамки заявляемого технического решения, тем не менее отметим, что построение устройства, генерирующего код Баркера, рассмотрено в вышеприведенном источнике информации (О.Ю. Волков. Практикум по радиоэлектронике: цифровые схемы. Издание второе, переработанное и дополненное. Учебно-методическое пособие для студентов физического факультета МГУ и преподавателей практикума по радиоэлектронике. М.: Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 2016. с. 27-36).

Проведенные опыты подтвердили повышение достоверности мониторинга заявленным многоканальным распределенным волоконно-оптическим датчиком, в частности, наблюдалось его одновременное уверенное функционирование как в режиме многоканального распределенного датчика, так и в режиме сбора информации с удаленных точечных извещателей без смешивания сигналов от точечных датчиков и от других источников виброакустических воздействий в зонах размещения точечных датчиков.

С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что выявленная проблема решена, а заявленный технический результат - повышение достоверности мониторинга - достигнут.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для анализа амплитудно-фазовых характеристик светового излучения, рассеянного от различных участков волоконно-оптического чувствительного элемента, и может быть использовано для мониторинга и охраны протяженных объектов. Многоканальный распределенный волоконно-оптический датчик содержит функционально связанные приемо-передающий оптический модуль 1, усилительный оптический модуль 2, чувствительный элемент 3, выполненный в виде оптического волокна и содержащий по крайней мере один точечный датчик (извещатель) 4, причем точечные датчики (извещатели) 4 имеют виброакустические соединенения 29 с чувствительным элементом 3, и компьютер 5. Приемо-передающий оптический модуль 1 содержит узкополосный непрерывный лазер 6, модулятор оптического излучения 7, фотоприемное устройство 8, блок обработки сигналов 9, фильтр частот 10, фильтр точечного датчика (извещателя) 12 и блок постобработки, управления и синхронизации 11. Точечный датчик (извещатель) 4 содержит первичный датчик 16, генератор 21, драйвер 22 и вибропреобразователь 23. В приемо-передающий оптический модуль 1 дополнительно введены второй фильтр 13 точечного датчика (извещателя) 4, модуль (узел) формирования битовой последовательности информационного сообщения 14 точечного датчика (извещателя) 4 и модуль декодирования информационного сообщения 15 точечного датчика (извещателя) 4. Технический результат - повышение достоверности мониторинга. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Многоканальный распределенный волоконно-оптический датчик, содержащий функционально связанные приемо-передающий оптический модуль, усилительный оптический модуль, чувствительный элемент, выполненный в виде оптического волокна, по крайней мере один точечный извещатель с сенсором регистрируемого события и виброакустическим выходом, первый фильтр сигналов точечного извещателя и компьютер, причем приемо-передающий оптический модуль содержит узкополосный непрерывный лазер, акустооптический модулятор, фотоприемник, блок обработки сигналов, фильтр частот и блок постобработки, управления и синхронизации с двумя входами, выходом и входом-выходом, при этом выход узкополосного непрерывного лазера соединен с оптическим входом акустооптического модулятора, выход которого соединен с входом усилительного оптического модуля, выход фотоприемника, вход которого соединен с выходом усилительного оптического модуля, соединен с входом блока обработки сигналов, выход которого через фильтр частот соединен с первым входом блока постобработки, управления и синхронизации, выход которого соединен с модулирующим входом акустооптического модулятора, а вход-выход соединен с компьютером, вход-выход усилительного оптического модуля соединен с чувствительным элементом, а виброакустический выход точечного извещателя виброакустически соединен с упомянутым чувствительным элементом, отличающийся тем, что точечный извещатель снабжен блоком преобразования сигналов сенсора регистрируемого события в информационный сигнал виброакустического выхода, выполненного в виде последовательно соединенных преобразователя сигналов сенсора регистрируемого события в цифровой код, логического элемента «ИЛИ», соединенного с преобразователем сигналов сенсора регистрируемого события в цифровой код раздельными формирователями кода логического нуля и логической единицы, двухчастотного генератора и согласующего усилителя, выход сенсора регистрируемого события соединен с входом преобразователя сигналов сенсора регистрируемого события в цифровой код, а выход согласующего усилителя соединен с входом виброакустического выхода, при этом введены второй фильтр сигналов точечного извещателя, модуль восстановления битовых последовательностей информационного сообщения точечного извещателя и модуль декодирования, причем входы первого и второго фильтров сигналов точечного извещателя объединены между собой и соединены с выходом блока обработки сигналов, выходы первого и второго фильтров сигналов точечного извещателя соединены с соответствующими входами модуля восстановления битовых последовательностей информационного сообщения точечного извещателя, выходы которого соединены с соответствующими входами модуля декодирования, выход которого соединен с вторым входом блока постобработки, управления и синхронизации.

2. Многоканальный распределенный волоконно-оптический датчик по п. 1, отличающийся тем, что точечный извещатель содержит по крайней мере один дополнительный сенсор регистрируемого события, выход которого соединен с дополнительным входом преобразователя сигналов сенсора регистрируемого события в цифровой код.