Способ контроля герметичности каналов междугородной кабельной канализации волоконно-оптической линии передачи
METHOD FOR MONITORING TIGHTNESS OF LONG-DISTANCE CABLE DUCT SYSTEM CHANNELS OF FIBER-OPTIC TRANSMISSION LINE

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля герметичности каналов (трубопроводов) междугородной кабельной канализации (МКК) волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) и, в том числе, микротрубок транспортной многоканальной коммуникации.
Известен способ контроля герметичности каналов МКК ВОЛП [1], согласно которому измеряют расход и перепад давления газа в канале на концах секции МКК при односторонней подаче газа и определяют пневмопроводимость герметичного канала МКК по формуле в зависимости от отношения объемного расхода газа на длине секции к перепаду давления в канале на концах секции, затем измеряют расход и давление газа в негерметичном канале на концах секции МКК и определяют расстояние до места негерметичности по формуле, учитывающей объемный расход газа, подаваемого в канал, соответственно, с первого и второго концов секции, давление газа в канале, соответственно, на первом и втором концах секции и пневмопроводимость герметичного канала,  при этом предварительно МКК ВОЛП разбивают на секции, каналы МКК соседних секций герметизируют друг от друга, в смотровых устройствах, расположенных в пределах секции, отрезки каждого из каналов  с прилегающих к смотровому устройству участков соединяют воздуховодом, вдоль трассы на границах секций оборудуют контрольно-измерительные пункты (КИП), на щиток которых выводят концы гибких воздуховодов от каналов МКК, а затем объезжают трассу МКК и через выведенные на КИП гибкие воздуховоды по очереди ставят каналы секций МКК под давление на период, необходимый для измерений расхода и давления  газа в канале на секции, по результатам которых оценивают герметичность канала и определяют расстояние до места негерметичности. Способ требует оборудования МКК дополнительно специальными КИП, трудоемок и не может быть автоматизирован. К наиболее существенным недостаткам относится необходимость постановки каналов секций МКК под давление.
Данный недостаток исключен в способе контроля герметичности каналов МКК ВОЛП [2], согласно которому вдоль трассы прокладки кабеля на определенном расстоянии друг от друга в местах соединения строительных длин кабеля оборудуют контрольно-измерительные пункты (КИП), на щиток которых выводят измерительные кабели, затем периодически объезжают трассу и, подключаясь на щитках КИП к измерительным кабелям, производят измерения, при этом в каналах МКК около смотровых устройств размещают датчики влажности, подключают к ним измерительные кабели, которые выводят на щиток КИП, а затем, подключаясь на щитках КИП через измерительные кабели к датчикам влажности, измеряют уровень влажности, по которому оценивают герметичность канала МКК. Данный способ также требует оборудования МКК дополнительно специальными КИП, трудоемок и не может быть автоматизирован.
От этих недостатков свободен способ контроля герметичности каналов МКК ВОЛП, согласно которому в оптическое волокно (ОВ) с заданным интервалом последовательно включают волоконно-оптические датчики (ВОД) влажности, измеряют характеристику обратного рассеяния этого ОВ с одного из его концов и по ее изменениям на участках, соответствующих местам положения датчиков, оценивают влажность в прилегающих к датчикам областях, при этом в смотровых устройствах МКК из соединительных муфт оптического кабеля (ОК) связи выводят ОВ ОК, в которое последовательно включают ВОД влажности, которые помещают в каналы МКК со стороны смотровых устройств, затем измеряют характеристику обратного рассеяния этого ОВ ОК связи с одного из его концов и по ее изменениям контролируют герметичность каналов МКК. К недостаткам способа следует отнести необходимость вывода оптического волокна из соединительных муфт ОК. При этом контроль герметичности осуществляется по наличию влаги в каналах и только в отдельных точках МКК, расположенных вблизи смотровых устройств. Это не позволяет контролировать каналы кабельной канализации по всей длине МКК и локализовать места негерметичности трубопровода.
От этих недостатков свободен способ экстренной диагностики трубопроводов высокого давления [4], заключающийся в том, что несколькими датчиками, расположенными равномерно по всей длине трубопровода, производят измерения параметров амплитуды виброакустического шума в начальный период работы изделия и через заданный период наработки, а о состоянии изделия судят по результату сравнения измеряемых величин с их начальными, принимаемыми за эталон значениями, а также по невыполнению соотношений. В качестве параметров амплитуды измеряют значимые ковариационные функции дисперсии, средние значения амплитуд, Бакстеровские и логарифмические функционалы. Данный способ неприменим для контроля герметичности каналов МКК ВОЛП.
Известно устройство для мониторинга виброакустической характеристики протяженного объекта [5], которое содержит непрерывный полупроводниковый лазер, оптический модулятор, предназначенный для формирования периодической последовательности прямоугольных импульсов длительностью в диапазоне от 50 нс до 500 нс и частотой следования от 200 Гц до 50 кГц, чувствительный элемент в виде волоконно-оптического кабеля, узел ввода оптического излучения в чувствительный элемент и вывода рассеянного излучения, фотоприемник, предназначенный для преобразования рассеянного оптического излучения в электрический сигнал, и узел обработки сигнала с процессором, при этом непрерывный полупроводниковый лазер снабжен брэгговским селективным отражателем с возможностью сужения полосы непрерывного излучения лазера до уровня менее 100 кГц, а оптический модулятор выполнен в виде акустооптического модулятора на бегущей акустической волне с возможностью формирования периодической последовательности прямоугольных импульсов с заданным коэффициентом гашения. Данное устройство не предназначено для контроля герметичности каналов МКК ВОЛП.
Наиболее близким к заявляемому является способ акустико-эмиссионного контроля технического состояния трубопроводов [6], заключающийся в том, что по длине трубопровода размещают АЭ преобразователи, нагружают трубопровод, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам сигналов акустической эмиссии судят о степени поврежденности трубопровода. При этом трубопровод оснащают стационарными АЭ преобразователями, каждый из которых установлен в герметичный защитный корпус и прижат с тарированным усилием к телу трубопровода посредством прижимной оснастки через обеспечивающую максимальный акустический контакт АЭ преобразователя с телом трубопровода контактную смазку, и содержит кабель с разъемом на конце, помещенным в защитный корпус, и выведенный через защитный канал на поверхность земли, затем коммутируют АЭ преобразователь с заданной периодичностью с мобильной аппаратной частью АЭ системы. Основным недостатком данного способа является то, что сигналы акустической эмиссии измеряют только в отдельных точках вдоль трубопровода. Кроме того, способ требует оборудования специальных КИП для подключения мобильной аппаратной части АЭ системы к выведенным через защитный канал на поверхность земли кабелям от стационарных АЭ преобразователей. Кроме того, размещение вдоль трубопровода стационарных АЭ преобразователей требует дополнительных затрат.
Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.
Эта сущность достигается тем, что согласно способу контроля герметичности каналов междугородной кабельной канализации (МКК) волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) нагружают трубопровод и регистрируют сигналы акустической эмиссии, при этом в смотровом устройстве к трубопроводу подключают источник вибрационного воздействия, измеряют распределение сигналов акустической эмиссии вдоль трубопровода, используя оптическое волокно кабеля ВОЛП, проложенного в канале МКК, в качестве распределенного акустического сенсора, и по параметрам сигналов акустической эмиссии определяют места негерметичности каналов МКК.
На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.
Устройство включает МКК 1 со смотровыми устройствами 2 и трубопроводами 3, в которой по крайней мере в одном кабельном канале внутри трубопровода 3 проложен один оптический кабель 4 ВОЛП с оптическим волокном 5, систему измерений и обработки распределений акустических сигналов 6 вдоль оптического волокна 5 и источник вибрационного воздействия 7.
Оптическое волокно 5 оптического кабеля 4 на одном из концов оптического кабеля 4 подключено к входу системы измерений и обработки распределений акустических сигналов 6 вдоль оптического волокна 5, а источник вибрационного воздействия 7 в одном из смотровых устройств 2 соединен с одним из трубопроводов 3 МКК 1.
Устройство работает следующим образом. Источник вибрационного воздействия 7 возбуждает акустический сигнал вдоль трубопровода 3 МКК 1, к которому он подключен. Через оптическое волокно 5, которое является распределенным акустическим сенсором, эти сигналы поступают на вход системы измерений и обработки распределений акустических сигналов 6 вдоль оптического волокна 5, которая измеряет и обрабатывает распределения акустических сигналов вдоль оптического волокна 5. В местах негерметичности трубопровода возбуждаются сигналы акустической эмиссии, по изменению параметров которых, выявленных при обработке распределения акустических сигналов вдоль оптического волокна 5, выявляют негерметичности трубопровода 3 и места их расположения на трассе МКК 1.
В отличие от известного способа, которым является прототип, в заявленном способе для измерения распределений акустических сигналов вдоль трубопровода МКК применяется распределенный акустический сенсор в качестве которого используется оптическое волокно оптического кабеля ВОЛП, проложенного в кабельном канале МКК. Это позволяет, во-первых, измерять акустические сигналы не в отдельных точках вдоль трубопровода, как это предусмотрено в известном способе, а практически непрерывно измерять распределение акустического сигнала вдоль трубопровода, что позволяет повысить чувствительность измерительной системы относительно сигналов акустической эмиссии на дефектах трубопровода и снизить погрешности определения мест негерметичности. Во-вторых, в отличие от известного способа исключена необходимость размещения дополнительных стационарных акустических сенсоров и оборудования на трассе МКК специальных КИП. Все это в целом позволяет расширить область применения заявляемого способа по сравнению с прототипом.
Источники информации
1. RU 2380669.
2. RU 2385453.
3. RU 2381469.
4. RU 2079829.
5. RU 2516346.
6. RU 2207562.