Сравнение временного и частотного подходов моделирования сигналов оптических рэлеевских рефлектометров

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Спектр применений распределенных волоконно-оптических датчиков постоянно расширяется как в связи с растущими потребностями промышленности, так и благодаря развитию измерительных возможностей самих датчиков. В связи с необходимостью развития методов интерпретации сигналов датчиков крайне актуально формирование наборов тестовых сигналов распределенных волоконно-оптических датчиков, полученных при известных условиях и воздействиях на волокно. При наличии достоверных аналитических моделей сигналов распределенных волоконно-оптических датчиков тестовые сигналы крайне удобно получать в ходе численных экспериментов. В работе будут рассмотрены процессы формирования сигналов обратного рассеяния в рэлеевских рефлектометрических системах и описаны физико-математические модели, позволяющие проводить расчеты сигналов в разных условиях работы. Предложены два подхода подсчета результирующего сигнала обратного рассеяния: на основе временного представления зондирующего сигнала и импульсного отклика чувствительного волокна и альтернативный, основывающийся на спектральном представлении зондирующего сигнала и передаточной функции волокна. Изложенные результаты могут быть использованы как для непосредственного моделирования работы рефлектометрических систем, использующих рэлеевское рассеяние, так и для анализа существующих ограничений и специфики их работы.

Об авторах

Н. А. Ушаков

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: n.ushakoff@spbstu.ru
Россия, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Л. Б. Лиокумович

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Автор, ответственный за переписку.
Email: n.ushakoff@spbstu.ru
Россия, 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Список литературы

  1. Hartog A.H. An Introduction to Distributed Optical Fibre Sensors. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781315119014
  2. Gorshkov B.G., Yüksel K., Fotiadi A.A., Wuilpart M., Korobko D.A., Zhirnov A.A., Stepanov K.V., Turov A.T., Konstantinov Y.A., Lobach I.A. // Sensors. 2022. V. 22. P. 1033. https://doi.org/10.3390/s22031033
  3. Juarez J.C., Maier E.W., Choi K.N., Taylor H.F. // J. Light Technol. 2005. V. 23. P. 2081. https://doi.org/10.1109/JLT.2005.849924
  4. Lellouch A., Biondi B.L. // Sensors. 2021. V. 21. P. 2897. https://doi.org/10.3390/s21092897
  5. Lindsey N.J., Martin E., Dreger D.S., Freifeld B., Cole S., James S.R., Biondi B., Ajo-Franklin J.B. // Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44. P. 11. https://doi.org/10.1002/2017gl075722
  6. Titov A., Kazei V., AlDawood A., Alfataierge E., Bakulin A., Osypov K. // Sensors. 2022. V. 22. P. 1027. https://doi.org/10.3390/s22031027
  7. Brinkmeyer E. // Electron. Lett. 1977. V. 16. P. 329. https://doi.org/10.1049/el:19800235
  8. Brinkmeyer E. // J. Opt. Soc. Am. 1980. V. 70. P. 1010. https://doi.org/10.1364/JOSA.70.001010
  9. Hartog A.H., Gold M. // J. Light. Technol. 1984. V. 2. P. 76. https://doi.org/10.1109/JLT.1984.1073598
  10. Feigel B., Erps J.V., Khoder M., Beri S., Jeuris K., Goidsenhoven D.V., Watte J., Thienpont H. // J. Light. Technol. 2014. V. 32. P. 3008. https://doi.org/10.1109/JLT.2014.2330693
  11. Healey P. // Electron. Lett. 1985. V. 21. P. 226. https://doi.org/10.1049/EL:19850161
  12. Mermelstein M., Posey R., Johnson G.A., Vohra S.T. // Opt. Lett. 2001. V. 26. P. 58. https://doi.org/10.1364/OL.26.000058
  13. Liokumovich L.B., Ushakov N.A., Kotov O.I., Bisyarin M.A., Hartog A.H. // J. Light. Technol. 2015. V. 33. P. 3660. https://doi.org/10.1109/JLT.2015.2449085
  14. Zhou J., Pan Z., Ye Q., Cai H., Qu R., Fang Z. // J. Light. Technol. 2013. V. 31. P. 2947. https://doi.org/10.1109/JLT.2013.2275179
  15. Lu X., Thomas P. // J. Light. Technol. 2020. V. 38. P. 974. https://doi.org/10.1109/JLT.2019.2949624
  16. Liehr S., Münzenberger S., Krebber K. // Opt. Express. 2018. V. 26. P. 10573. https://doi.org/10.1364/oe.26.010573
  17. Tovar P., Lima B.C., von der Weid J.P. // J. Light. Tehnol. 2022. V. 40. P. 4765. https://doi.org/10.1109/JLT.2022.3164793
  18. Chen D., Liu Q., He Z. // Opt. Express. 2017. V. 25. P. 8315. https://doi.org/10.1364/oe.25.008315
  19. Pastor-Graells J., Martins H.F., Garcia-Ruiz A., Martin-Lopez S., Gonzalez-Herraez M. // Opt. Express. 2016. V. 24. P.13121. https://doi.org/10.1364/OE.24.013121
  20. Marcon L., Soto M.A., Soriano-Amat M., Costa L., Fernandez-Ruiz M.R., Martins H.F., Palmieri L., Gonzalez-Herraez M. // J. Light. Technol. 2020. V. 38. P. 4142. https://doi.org/10.1109/JLT.2020.2981741

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (71KB)
Метаданные
3.

Скачать (280KB)
Метаданные
4.

Скачать (54KB)
Метаданные

© Н.А. Ушаков, Л.Б. Лиокумович, 2023