Исследование методов ранней диагностики волоконно-оптических кабелей

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ
ТЕОРИИ И ТЕХНИКИ КОНТРОЛЯ И РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ
1.1. Общие положения
1.2. Системы мониторинга ВОЛП
1.2.1. Назначение систем мониторинга ВОЛП
1.2.2. Принцип осуществления мониторинга. Технологии, применяемые
в системах RFTS
1.2.3. Схема построения, состав оборудования и программного обеспечения систем мониторинга
1.2.4. Обзор существующих систем RFTS
1.3. Измерение натяжения оптического волокна методом бриллюэновской рефлектометрии
1.4. Приборы для рефлектометрических измерений, основанных на анализе бриллюэновского рассеянного излучения
1.5. Бриллюэновский анализатор
1.5.1. Принцип действия и схема построения бриллюэновского анализатора
1.5.2. Функциональные возможности бриллюэновского анализатора
1.6. Бриллюэновский рефлектометр
1.6.1. Принцип действия и схема построения бриллюэновского рефлектометра
1.6.2. Функциональные возможности бриллюэновского рефлектометра….
1.7. Обзор существующих приборов для бриллюэновской
рефлектометрии
1.8. Классификация методов ранней диагностики ВОЛП
Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ
РЕФЛЕКТОМЕТРОВ…………………………………………………………………
2.1. Анализ характерных проблем оптической рефлектометрии
2.2. Частотномодулированная непрерывноволновая рефлектометрия оптических волокон на поднесущей частоте, находящейся в радиодиапазоне
2.2.1. Обоснование технического решения
2.2.2. Анализ возможных вариантов схем построения рефлектометров OFDR-FS с использованием поднесущей частоты радиодиапазона
2.3. Низкокорреляционая оптическая рефлектометрия с применением
шумоподобных сигналов радиочастотного диапазона
2.3.1. Обоснование технического решения
2.3.2. Анализ возможных вариантов схем построения низкокорреляционных рефлектометров с применением шумоподобных сигналов радиочастотного диапазона
2.3.3. Использование сигнала, переносящего трафик, в качестве измерительного сигнала
2.3.4. Классификация методов оптической рефлектометрии с радиочастотными измерительными сигналами
2.4. Алгоритмические методы увеличения функциональных
возможностей приборов для оптической рефлектометрии
2.4.1. Общие сведения
2.4.2. Метод регрессионного анализа
2.4.3. Метод медианной фильтрации
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОСТРОЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ СХЕМ БРИЛЛЮЭНОВСКИХ РЕФЛЕКТОМЕТРОВ
3.1. Спонтанное рассеяние Манделынтама-Бриллюэна
3.2. Вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна
3.3. Зависимость параметров рассеянного излучения от различных факторов
3.3.1. Зависимость частоты рассеянного излучения от натяжения и
температуры
3.3.2. Влияние механического напряжения в месте изгиба волокна на параметры бриллюэновского рассеянного сигнала
3.3.3. Влияние поперечного эффекта Доплера
3.3.4. Влияние эффекта Доплера, вызванного неоднородностью
гравитационного поля
3.3.5. Резонансные явления в оптическом волокне, вызванные наличием отражений. Влияние их на параметры бриллюэновского рассеянного
сигнала
3.4. Математическая модель метода бриллюэновской рефлектометрии
3.5. Разработка способов построения альтернативных вариантов схем бриллюэновских рефлектометров
3.6. Формантный метод определения бриллюэновского частотного
сдвига
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ И
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
4.1. Принципы построения компьютерных моделей процессов, происходящих при распространении излучения в оптическом волокне и
формировании рефлектограмм
4.2. Реализация компьютерной модели формирования рефлектограмм
4.3. Упрощенный вариант компьютерной модели формирования
рефлектограмм
4.4. Экспериментальная проверка метода рефлектометрии частотной области с широкополосным зондирующим сигналом
4.4.1. Общие сведения
4.4.2. Определение параметров зондирующего сигнала и модели волокна

4.4.3. Синтез зондирующего сигнала
4.4.4. Анализ данных и визуализация результатов
4.4.5. Программа экспериментов
4.4.6. Проведение экспериментов и их результаты
Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

Список литературы
1. Ситнов Н.Ю. Методы контроля натяжения оптических волокон Материалы Российской науч.-техн. конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск, 2008г., Том 1, С. 210-211.
2. Длина когерентности / http://clubmt.ru/lec31/glava29.htm Гуртов В. А. Оптоэлектроника и волоконная оптика. Учебное пособие. -Петрозаводск: ПетрГУ, 2005.-238 с. /http://dssp.petrsu.ru/files/pdfopto.pdf
3. Акопов С.Г., Васильев Н.А., Поляков М.И. Использование бриллюэновского рефлектометра при испытаниях оптического кабеля на растяжение / LIGHTWAVE Russian Edition №1 2006, www.lightwave-rassia.com
4. Пальчун Ю.А., Ситнов Н.Ю., Горлов Н.И. Мониторинг и методы ранней диагностики повреждений оптических волокон // Измерительная техника №5,2010г. / Новосибирск, 2010. – С. 24-28.
5. Palchun Yu.A., Sitnov N.Yu., Gorlov N.I. Monitoring and methods of early diagnostics of damage to optical fibers // Measurement Techniques. 2010. Vol. 53, Issue 5, P. 495-501, DOI: 10.1007/sl 1018-010-9533-7
6. Ситнов Н.Ю. Задачи и методы мониторинга ВОЛП // Информатика и проблемы телекоммуникаций. Материалы Российской науч.-техн. конф. 26-27 апреля 2007 г. / ред. Г.В.Катунина; Новосибирск, 2007. – Т.2 – С. 91-92.
7. Ситнов Н.Ю. Структура и функции RFTS // Информатика и проблемы телекоммуникаций. Материалы Российской науч.-техн. конф. 26-27 апреля 2007 г. / ред. Г.В.Катунина; Новосибирск, 2007. – Т.2 – С. 92-93.
8. Ситнов Н.Ю. Проблемы технической эксплуатации разветвленных ВОЛП. Материалы 5-й Международной заочной научно-практической конференции «Наука на рубеже тысячелетий», Тамбов, 2008г, С. 197-199.
9. Некрасов СЕ. Система администрирования волоконно-оптических кабелей “ORION” / http://www.ruscable.ru/doc/analytic/print.html?p=/doc/analytic/statya-003.html
10. Система дистанционного контроля ОК цифровой сети связи. Общие
требования для систем RFTS / http://archive.c-tt.ru/content/?fl=499&sn=202

11. Ситнов Н.Ю. Техническая реализация метода бриллюэновской рефлектометрии оптических волокон // Информатика и проблемы телекоммуникаций. Материалы Российской науч.-техн. конф. 24-25 апреля 2008 г. / ред. Н.П.Онищенко ; Новосибирск, 2008. – Т. 1 – С. 211-212.
12. Листвин А.В., Листвин В.Н. Рефлектометрия оптических волокон -ЛЕСАРарт, 2005. -208 с.
13. Определение мест утечки в трубопроводах с помощью системы DiTeSt / http://www.lscom.ru/io_rtr2.html
14. Контроль надёжности оптических кабелей с помощью бриллюэновской рефлектометрии // Фотон-Экспресс 14. http://www.tkc.ru/foton/14/14-l.html
15. Бриллюэновский рефлектометр ANDO AQ8602 / http://www.tkc.ru/katalog/measure/print_aq8602.html
16. Yokogawa ( ANDO ) AQ8603 рефлектометр бриллюэновский / http://www.tkc.ru/item/26/
17. Web-сайт http://www.lscom.ru/io_rtr.html
18. Fibre Optics Brillouin Analyzer DiTeSt, STA100/200 / http://www.bbnint.co.uk/documents/pdfs/FOSandS/SBS%20STA100_200.pdf
19. DiTeSt STA100/200Series. Fiber Optic Distributed Temperature and Strain Analyzer. User Manual Version 1.2 / http://smartec.ch/Support/Manuals/DiTeSt/UM-001 %20User%20Manual%20STA 100-200%20Series%20vl.2.pdf
20. DITEST STA-R Series Fiber Optic Distributed Temperature & Strain Monitoring System // http://www.omnisens.ch/docs/1222954649_DT-DITEST-STA-R.pdf
21. DITEST-DR-SERIES Distance Range Extension and Remote Monitoring Modules for DITEST Fiber Optic Distributed Monitoring Systems // http://www.omnisens.ch/docs/1208282752_DT-DITEST-DR-ENG-01.pdf
22. DITEST-SO-N-SERIES – Multiple Channel Extension Module for Fiber Optic Distributed Monitoring // http://www.omnisens.ch/docs/1204645367_DT-SO-N-ENG-01.pdf
23. Ситнов Н.Ю., Горлов Н.И. Анализ современного состояния техники ранней диагностики ВОЛП / Инфосфера №46, 2010 г. / Новосибирск, 2010. -С. 5-12, http://infosfera.sfo.ru
24. Barnoski J.K., Jensen S.M. Fiber waveguides: A novel technique for investigation attenuation characteristics, Appl. Opt., Vol. 15, pp. 2112 – 2115, 1976″
25. Jasenek J. Optical Time-Domain Reflectometry (OTDR) – conventional approach // The theory and application of the fiber optic sensors with spread parameters / THEIERE project No. 10063-CP-1-2000-1-PT-ERASMUS-ETNE
26. Иванов А.Б. Волоконная оптика. – M.: Сайрус Системе, 1999г. – 658 с.
27. Jasenek J. OFDR with the frequency scanning (OFDR-FS) // The theory and application of the fiber optic sensors with spread parameters / THEIERE project No. 10063-CP-1-2000-1-PT-ERASMUS-ETNE http://www.eaeeie.org/theiere_bratislava/5-1 .html
28. Jasenek J. OFDR with the synthesized coherence function (OFDR-SCF) // The theory and application of the fiber optic sensors with spread parameters / THEIERE project No. 10063-CP-l-2000-l-PT-ERASMUS-ETNE
29. Jasenek J. Correlation OTDR (C-OTDR) // The theory and application of the fiber optic sensors with spread parameters / THEIERE project No. Ю063-СР-1-2000-l-PT-ERASMUS-ETNE http://www.eaeeie.org/theiere_bratislava/4-2.html
30. Jasenek J. Low correlation OTDR (LC-OTDR) // The theory and application of the fiber optic sensors with spread parameters / THEIERE project No. ЮОбЗ-СР-І-2000-l-PT-ERASMUS-ETNE http://www.eaeeie.org/theiere_bratislava/4-3.html
31. Jasenek J. Coherent OTDR (CO-OTDR) // The theory and application of the fiber optic sensors with spread parameters / THEIERE project No. 10063-CP-l-2000-1-PT-ERASMUS-ETNE http://www.eaeeie.org/theiere_bratislava/4-l.html#ss4.1
32. Jasenek J. Photon-Counting OTDR (PC-OTDR) // The theory and application of the fiber optic sensors with spread parameters / THEIERE project No. 10063-CP-1-2000-1-PT-ERASMUS-ETNE
33. Jasenek J. Polarization OTDR (PO-OTDR) // The theory and application of the fiber optic sensors with spread parameters / THEIERE project No. 10063-CP-l-2000- 1-PT-ERASMUS-ETNE
34. Ситнов Н.Ю., Горлов Н.И. Использование радиочастотных измерительных сигналов в рефлектометрических исследованиях оптических волокон. Материалы IX международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения», Новосибирск, 2008г. -Т.З. – С. 106-112.
35. Ситнов Н.Ю., Горлов Н.И. Использование радиочастотных шумоподобных сигналов и сигнала трафика в оптической рефлектометрии // Телекоммуникации. 2009. №7. С. 30-33.
36. Ситнов Н.Ю. Использование сигнала, переносящего трафик, для рефлектометрического исследования оптических волокон. Материалы 5-й Международной заочной научно-практической конференции «Наука на рубеже тысячелетий», Тамбов, 2008г, С. 199-201.
37. Ситнов Н.Ю., Горлов Н.И. Спектрографические методы в рефлектометрии оптических волокон //Инфосфера, 2011, №50, С. 16-22.
38. Токарева М.Л., Горлов Н.И. Погрешности измерений расстояния до неоднородностей оптического кабеля и методы их уменьшения / Материалы международной науч.-техн. конф. «Контроль, измерения, информатизация», 2000г.
39. Горлов Н.И., Ремпель Р.В., Татаркина О.А., Черкашин В.К. Волоконно-оптические линии передачи. Методы и средства измерения их параметров – Новосибирск: Веди, 2005. – 261с, ил.
40. Горлов Н.И., Ситнов Н.Ю. Распределенные волоконно-оптические датчики на принципе вынужденного бриллюэновского рассеяния / Материалы X международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения», Новосибирск, 2010г., Том 4, С. 174-176.
41. Gorlov N.I., Sitnov N.Y. Distributed Fiber Optical Sensors on a Principle of Stimulated Brillouin Scattering // International Conference on «Actual Problems of Electronic Instrument Engineering Proceeding», 2010, Vol. 1,P. 145-147
42. Каганов М.И. Фонон // Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред. кол. Д.М.Алексеев, А.М.Бонч-Бруевич, А.С.Боровик-Романов и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1984. – 944 с, ил., 2 л. цв. ил.
43. Бобович Я.С. Мандельштама-Бриллюэна рассеяние // Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред. кол. Д.М.Алексеев, А.М.Бонч-Бруевич, А.С.Боровик-Романов и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1984. – 944 с, ил., 2 л. цв. ил.
44. Ситнов Н.Ю., Горлов Н.И. Использование ВРМБ для генерации гетеродинного сигнала в бриллюэновском рефлектометре. Материалы X международной конференции «Проблемы функционирования информационных сетей», Новосибирск, 2008г. С. 155-159.
45. Прокопович М.Р., Резак Е.В. Эффект фотоупругости в оптическом волокне. Известия Челябинского научного центра, вып. 1 (43), 2009. http://csc.ac.ru/ej/file/4653
46. Ленский B.C. Модули упругости // Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред. кол. Д.М.Алексеев, А.М.Бонч-Бруевич, А.С.Боровик-Романов и др. -М.: Сов. Энциклопедия, 1984. – 944 с, ил., 2 л. цв. ил.
47. Волоконно-оптические датчики / Под ред. Т. Окоси: Пер. с япон. – Л.: Энергоатомиздат, 1990.-256 с.
48. Ржига О.Н. Доплера эффект / Большая Советская Энциклопедия / http://gatchina3000.ru/big/032/232_bolshaya-sovetskaya.htm
49. Ситнов Н.Ю. Влияние поперечного эффекта доплера на измерения методом бриллюэновской рефлектометрии / Материалы Российской науч.-техн. конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск, 2010г., Том 1, С. 204.
50. Сагитов М.У., Кузиванов В.А. Гравитационное поле Земли / http://www.cultinfo.rU/fulltext/l/001/008/012/664.htm
51. Элькинд С.А., Быков В.П. Оптический резонатор // Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред. кол. Д.М.Алексеев, А.М.Бонч-Бруевич, А.С.Боровик-Романов и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1984. – 944 с, ил., 2 л. цв. ил.
52. Бриллюэновский рефлектометр Yokogawa AQ8603 / http://www.tinvest.ru/catalog/info/?id=500
53. Рефлектометр бриллюэновский Yokogawa AQ8603 / http://teldmi.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=129:-yokogawa-aq8603-&catid=49:2010-08-01-10-37-53&Itemid=2
54. Minardo A. Fiber-optic distributed strain/temperature sensors based on stimulated Brillouin scattering / http://www.dii.unina2.it/opto/publications/PhD_Thesis_Minardo.pdf
55. Бриллюэновский оптический рефлектометр. Патент России №2214584 от20.10.2003 r.(G01 М 11/02)//http://user.rol.ru
56. Тихонова О.А. Измерения потерь в волоконных световодах при помощи бриллюэновской рефлектометрии / http://asf.ural.ru/VNKSF/Tezis/v7/Base/Tesis.php-CodeM33.htm
57. Гауэр Дж. Оптические системы связи: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1989. – 504 с: ил.
58. Монохроматор – Спектрограф серия MS350 / http://solartii.com/rus/spectral_instruments/ms350.htm
59. Лабораторное оборудование Монохроматор МДР-41 http://www.okb-spectr.ru/index.php?page=mdr41
60. Ситнов Н.Ю., Заславский К.Е., Горлов Н.И. Бриллюэновская рефлектометрия с формантным методом измерения частотного сдвига. Материалы Всероссийской^конференции по волоконной оптике ВКВО-2011 12-14 октября 2011 г. / Спецвыпуск «Фотон-экспресс» – Наука 2011» №6, 201ІГ.-С.69-70.