Способ поиска трассы прокладки оптического кабеля
METHOD FOR FINDING THE ROUTE OF LAYING AN OPTICAL CABLE

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поиска трассы прокладки оптического кабеля, в частности, полностью диэлектрического оптического кабеля.
Известны способы [1-3] определения расстояния до места акустического и, в частности, вибрационного воздействия на оптический кабель с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности импульса, заключающиеся в том, что с одного конца кабеля измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, на характеристике обратного рассеяния оптического волокна идентифицируют отображение воздействия на оптический кабель и по характеристике обратного рассеяния оптического волокна определяют расстояние до места воздействия. Эти методы не предназначены для поиска трассы прокладки оптического кабеля.
Известен способ [4] определения расположения трубопроводов, заключающийся в том, что к трубопроводу подключают генератор импульсных волн, над предполагаемым местом наличия трубопровода устанавливается устройство, содержащее вычислитель разности акустических сигналов и два чувствительных элемента, выполненных в виде микрофонов и расположенных вдоль горизонтальной плоскости на расстоянии друг от друга, для определения оси заглубленного в грунт трубопровода устройство перемещают в сторону увеличения сигналов в обоих микрофонах, определяя местоположение трубопровода по  разности уровней сигналов в обоих микрофонах, которая будет уменьшаться и достигнет минимума при нахождении оси трубопровода посередине между микрофонами. Данный способ не предназначен для поиска трассы прокладки оптического кабеля.
Известен способ [5] обнаружения трассы диэлектрического оптического кабеля с поверхности грунта, основанный на возбуждении испытательного сигнала, распространяющегося вдоль отыскиваемого кабеля, и определении трассы кабеля по фиксированному сигналу, в качестве испытательного сигнала используют модулированный оптический сигнал, распространяющийся по одному из оптических волокон оптического кабеля, создают переменный во времени локальный изгиб этого оптического волокна путем механического воздействия источником низкочастотных механических колебаний, осуществляемого продольно-поперечным относительно предполагаемой трассы кабеля его перемещением, и по максимальной величине принимаемого низкочастотного сигнала судят о трассе следования кабеля. Основные проблемы осуществления данного способа связаны с тем, что для получения удовлетворительного сигнала на приеме необходима достаточно большая мощность источника низкочастотных механических колебаний, что в свою очередь обусловливает его массогабаритные характеристики, ограничивает разрешающую способность способа и протяженность участка трассы, на котором можно реализовать способ.  Увеличение массогабаритных характеристик источника низкочастотных механических колебаний приводит к увеличению затрат на его перемещение по трассе. Определенные неудобства создает необходимость подключения к кабелю с двух сторон участка.
Наиболее близким к заявляемому является способ поиска трассы прокладки оптического волокна кабеля [6], 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 трассу прокладки кабеля по местоположению  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. К недостаткам данного способа относится относительно плавный характер изменения наводимого сдвига фазы в оптическом волокне в области его максимума при перемещении источника направленного акусто-вибрационного воздействия непосредственно над кабелем, что затрудняет локализацию соответствующей максимальному уровню разности сигналов точки и приводит к дополнительным погрешностям определения трассы прокладки оптического кабеля. Кроме того, данный способ не позволяет определять направление трассы прокладки оптического кабеля, что существенно увеличивает трудоемкость поиска трассы данным способом.
Сущностью предполагаемого изобретения является расширение области применения.
Эта сущность достигается тем, что согласно способу поиска трассы прокладки оптического кабеля создают направленное акусто-вибрационное воздействие на кабель,  источник направленного акусто-вибрационного воздействия перемещают продольно-поперечно относительно предполагаемой трассы прокладки кабеля и по отдельному каналу связи управляют его перемещениями и уровнем акусто-вибрационного воздействия, и с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, при этом  над предполагаемым местоположением оптического кабеля на фиксированном расстоянии друг от друга размещают два работающих на разных частотах источника направленного акусто-вибрационного воздействия,  не изменяя расстояния между ними, изменяют угол между соединяющей их прямой и предполагаемой осью трассы прокладки, добиваясь совпадения местоположений отображений сигналов частот этих источников на характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеряемой фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром,   затем, не изменяя расстояния между источниками направленного акусто-вибрационного воздействия и угла между соединяющей их прямой и предполагаемой осью трассы прокладки, перемещают их относительно предполагаемой трассы прокладки кабеля, добиваясь равенства уровней сигналов частот источников направленного акусто-вибрационного воздействия, отображаемых на характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеряемой фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром,  после чего определяют трассу прокладки кабеля по местоположению центра оси между источниками направленного акусто-вибрационного воздействия, а направление трассы прокладки оптического кабеля по направлению перпендикуляра к этой оси.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.
1
2
Устройство включает оптический кабель 1 с оптическим волокном 2, фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 3, блок обработки и управления 4, канал связи 5, блок согласования и отображения 6, два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающие на разных частотах f и f, и, соединяющую источники направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, жесткую прямую штангу 9.
1
2
1
2
Оптическое волокно 2 оптического кабеля 1 подключено ко входу фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра 3, выход которого соединен со входом блока обработки и управления 4, а выход блока обработки и управления 4 через канал связи 5 подключен ко входу блока согласования и отображения 6, а выход блока согласования и отображений подключен ко входам двух источников направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающих на разных частотах f и f.  При этом, два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающие на разных частотах f и f, соединены жесткой прямой штангой 9.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Устройство работает следующим образом. Жесткая прямая штанга 9, соединяющая два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающие на разных частотах f и f, фиксирует расстояние между ними.  Под действием сигналов от блока обработки и управления 4, передаваемого через канал связи 5, и блок согласования и отображения 6 включаются два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающие на разных частотах f и f, и обеспечивается равенство уровней акусто-вибрационного воздействия от источников 7 и 8. При работающих двух источниках направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8 фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 3 измеряет характеристику обратного рассеяния оптического волокна 2 оптического кабеля 1 и передает результаты измерений характеристик в блок обработки и управления 4. Результаты обработки характеристик, измеренных фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 3, в блоке обработки и управления 4 через канал связи 5 передаются в блок согласования и отображения 6, на дисплее которого и отображаются. Варианты отображения на характеристике обратного рассеяния оптического волокна 2 оптического кабеля 1 уровней принимаемых сигналов от двух источников направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающих на частотах f и f приведены на фиг.2. Если жесткая прямая штанга 9, лежащая на оси, соединяющей два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающих на частотах f и f, расположена под углом к оси оптического кабеля и, соответственно, к трассе его прокладки, принимаемые сигналы на частотах f и f отображаются на характеристике обратного рассеяния в точках, соответствующих разным значениям расстояния вдоль кабеля (фиг.2а). Вращая жесткую прямую штангу 9, изменяют угол между осью, соединяющей два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающих на частотах f и f, и осью оптического кабеля 1, добиваясь, чтобы принимаемые сигналы на частотах f и f отображались на характеристике обратного рассеяния в одной точке, соответствующих одному значению расстояния вдоль кабеля (фиг.2б, фиг.2в). При этом, если расстояния от источников направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающих на частотах f и f, до оси оптического кабеля неодинаковы, то и отображаемые на характеристике обратного рассеяния уровни сигналов на частотах f и f будут разными (фиг.2б). Затем перемещают два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающих на частотах f и f, над оптическим кабелем 1, не меняя угла между жесткой прямой штангой 9 и, соответственно осью, соединяющей два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающих на частотах f и f, и осью оптического кабеля 1, добиваясь равенства уровней, отображаемых на характеристике обратного рассеяния сигналов на частотах f и f (фиг.2в). После чего, определяют местоположение оптического кабеля 1 в точке, соответствующей местоположению середины жесткой прямой штанги 9, а направление трассы прокладки оптического кабеля 1 как перпендикуляр к оси, соединяющей два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 7 и 8, работающие на частотах f и f, на которой и расположена жесткая прямая штанга 9.
В отличие от известного способа, которым является прототип, в предлагаемом способе за счет применения двух работающих на разных частотах источников направленного акусто-вибрационного воздействия обеспечивается определение не только местоположения оптического кабеля, но и направления его прокладки, что позволяет снизить погрешности определения трассы прокладки оптического кабеля по сравнению с прототипом. Все это позволяет расширить область применения заявляемого способа по сравнению с прототипом.
ЛИТЕРАТУРА
1.  US 5194847
2. US 2013/0113629
3. US 2014/0183360
4. RU 120784
5. SU 1818600
6. RU 2656295