РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ОПТОВОЛОКОННЫЙ ДАТЧИК

1. Распределенный оптоволоконный датчик, который использует оптическое волокно в качестве датчика, содержащий:
блок измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама для измерения величины сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама, вызванной деформацией и температурой, сформированными в оптическом волокне посредством использования явления рассеяния Бриллюэна-Мандельштама;
блок измерения рэлеевского рассеяния для измерения величины сдвига частоты при рэлеевском рассеянии, вызванной деформацией и температурой, сформированными в оптическом волокне посредством использования явления рэлеевского рассеяния; и
блок вычисления для расчета деформации и температуры, сформированных в оптическом волокне, на основании величины сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама, измеренной блоком измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама, и величины сдвига частоты при рэлеевском рассеянии, измеренной блоком измерения рэлеевского рассеяния.
2. Распределенный оптоволоконный датчик по п.1,
в котором блок измерения рэлеевского рассеяния измеряет величину сдвига частоты при рэлеевском рассеянии, определяя диапазон качания частоты импульсного света для измерения подвергнутого обратному рэлеевскому рассеянию света на основании величины сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама, измеренной блоком измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама, и измерения подвергнутого обратному рэлеевскому рассеянию света качанием импульсного света в определенном диапазоне качания.
3. Распределенный оптоволоконный датчик по п.2,
в котором, блок измерения рэлеевского рассеяния устанавливает, в качестве первой частоты, первую величину сдвига частоты при рэлеевском рассеянии, рассчитанную на основании изменения температуры, когда полная величина сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама, измеренная блоком измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама, считается величиной сдвига, вызванной температурой, и устанавливает, в качестве второй частоты, вторую величину сдвига частоты при рэлеевском рассеянии, рассчитанную на основании изменения деформации, когда полная величина сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама, измеренная блоком измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама, считается величиной сдвига, вызванной деформацией, и определяет диапазон качания на основании первой частоты и второй частоты.
4. Распределенный оптоволоконный датчик по любому одному из пп.1-3, в котором блок измерения рэлеевского рассеяния измеряет величину сдвига частоты при рэлеевском рассеянии по коэффициенту взаимной корреляции спектра рэлеевского рассеяния из оптического волокна в предопределенном исходном состоянии и спектра рэлеевского рассеяния из оптического волокна в состоянии измерения деформации и температуры, сформированных в оптическом волокне в исходном состоянии, и по пороговому значению, основанному на вероятности касательно надежности коэффициента взаимной корреляции.
5. Распределенный оптоволоконный датчик по любому одному из пп.1-3, в котором блок измерения рэлеевского рассеяния измеряет величину сдвига частоты при рэлеевском рассеянии по коэффициенту взаимной корреляции корня квадратного из спектра рэлеевского рассеяния из оптического волокна в предопределенном эталонном состоянии и корня квадратного из спектра рэлеевского рассеяния из оптического волокна в состоянии измерения деформации и температуры, сформированных в оптическом волокне в исходном состоянии, и по пороговому значению, основанному на вероятности касательно надежности коэффициента взаимной корреляции.
6. Распределенный оптоволоконный датчик по любому одному из пп.1-3, в котором один из блока измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама и блока измерения рэлеевского рассеяния выводит величину поправки касательно фактического измеряемого положения, которое определяется на основании времени распространения света, распространяющегося в оптическом волокне, и заданного положения измерения в оптическом волокне, которое сдвигается от фактического измеряемого положения в соответствии с расширением и сжатием оптического волокна, и использует величину поправки для измерения одной из величины сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама или величины сдвига частоты при рэлеевском рассеянии, а другой блок измерения использует величину поправки, выведенную одним блоком измерения, для измерения другой из величины сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама или величины сдвига частоты при рэлеевском рассеянии.
7. Распределенный оптоволоконный датчик по п.6, в котором блок измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама выводит величину поправки с использованием подвергнутого обратному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света из оптического волокна в предопределенном исходном состоянии и подвергнутого обратному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света из оптического волокна в состоянии измерения деформации и температуры, сформированных в оптическом волокне в исходном состоянии.
8. Распределенный оптоволоконный датчик по п.7,
в котором блок измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама включает в себя:
блок хранения для хранения опорного измеренного значения, полученного из подвергнутого обратному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света из оптического волокна в исходном состоянии; и
блок выведения величины поправки для выведения величины поправки на основании опорного измеренного значения, хранимого в блоке хранения, и измеренного значения, полученного из подвергнутого обратному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света из оптического волокна в состоянии измерения.
9. Распределенный оптоволоконный датчик по п.8,
в котором фактическое измеряемое положение установлено много раз с интервалами вдоль продольного направления оптического волокна,
блок хранения хранит множество опорных измеренных значений, полученных из подвергнутого обратному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света из соответственных фактических измеряемых положений оптического волокна в исходном состоянии; и
блок выведения величины поправки устанавливает контрольный участок на части в продольном направлении оптического волокна в исходном состоянии и выводит величину поправки на основании опорных измеренных значений фактических измеряемых положений на контрольном участке, хранимых в блоке хранения, и измеренных значений, полученных из подвергнутого обратному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света из соответственных фактических измеряемых положений в оптическом волокне в состоянии измерения.
10. Распределенный оптоволоконный датчик по п.9,
в котором блок измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама дополнительно включает в себя:
блок интерполяции для интерполяции, на основании измеренных значений, полученных из подвергнутого обратному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света из соответственных фактических измеряемых положений оптического волокна в состоянии измерения, измеренных значений фактических измеряемых положений, которые являются взаимно смежными в продольном направлении, так что множество измеренных значений становятся следующими друг за другом в продольном направлении оптического волокна;
блок оценки для соответственного выведения заданных положений измерения, соответствующих множеству фактических измеряемых положений из соответственных фактических измеряемых положений, включенных в контрольный участок, на основании величины поправки, выведенной блоком выведения величины поправки, и оценки оцененного измеренного значения, полученного из подвергнутого обратному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света из соответственных заданных положений измерения на основании заданных положений измерения и значений, интерполированных блоком интерполяции; и
блок выведения величины сдвига для выведения величины сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама на основании оцененного измеренного значения, оцененного блоком оценки, и измеренного значения, полученного из подвергнутого обратному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света из фактического измеряемого положения оптического волокна в исходном состоянии, соответствующем заданному положению измерения, в котором было оценено оцененное измеренное значение.
11. Распределенный оптоволоконный датчик по п.1, дополнительно содержащий:
блок управления поляризацией для произвольного изменения плоскости поляризации света,
при этом блок измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама и блок измерения рэлеевского рассеяния совместно используют блок управления поляризацией для измерения подвергнутого вынужденному рассеянию Бриллюэна-Мандельштама света и подвергнутого обратному рэлеевскому рассеянию света.
12. Распределенный оптоволоконный датчик по п.1,
в котором блок измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама включает в себя:
источник света со световыми импульсами для формирования основного светового импульса с использованием системы с расширенным спектром и немодулированного вспомогательного светового импульса;
источник света с непрерывным светом для формирования непрерывного света,
оптическое волокно детектирования, в которое проникают вспомогательный световой импульс и основной световой импульс, из условия, чтобы основной световой импульс не проникал по времени раньше вспомогательного светового импульса, в которое проникает непрерывный световой сигнал, и в котором явление вынужденного рассеяния Бриллюэна-Мандельштама возникает между вспомогательным световым импульсом и основным световым импульсом, и непрерывным светом.
согласованный фильтр, который применяется к системе с расширенным спектром и детектирует свет, имеющий отношение к явлению вынужденного рассеяния Бриллюэна-Мандельштама, посредством фильтрации света, испускаемого из оптического волокна детектирования; и
блок измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама для получения спектра усиления при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама или спектра ослабления при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама на основании света, имеющего отношение к явлению вынужденного рассеяния Бриллюэна-Мандельштама, детектированному согласованным фильтром, и измерения величины сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама на основании полученного спектра усиления при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама или спектра ослабления при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама.
13. Распределенный оптоволоконный датчик по п.1,
в котором блок измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама включает в себя:
источник света со световыми импульсами для формирования основного светового импульса с использованием системы с расширенным спектром и немодулированного вспомогательного светового импульса;
оптическое волокно детектирования, в которое проникают вспомогательный световой импульс и основной световой импульс, и в котором возникает явление естественного рассеяния Бриллюэна-Мандельштама вследствие звуковой волны, вызванной тепловым шумом во вспомогательном световом импульсе и основном световом импульсе;
согласованный фильтр, который применяется к системе с расширенным спектром и детектирует свет, имеющий отношение к явлению естественного рассеяния Бриллюэна-Мандельштама, посредством фильтрации света, испускаемого из оптического волокна детектирования; и
блок измерения рассеяния Бриллюэна-Мандельштама для получения спектра усиления при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама на основании света, имеющего отношение к явлению естественного рассеяния Бриллюэна-Мандельштама, детектированному согласованным фильтром, и измерения величины сдвига частоты при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама на основании полученного спектра усиления при рассеянии Бриллюэна-Мандельштама.