Способ поиска трассы прокладки оптического кабеля
OPTICAL CABLE ROUTING SEARCH METHOD

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поиска трассы прокладки 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 акусто-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 акусто-вибрационном воздействии и определяют трассу прокладки кабеля по местоположению  источника направленного акусто-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. Основная проблема заключается в том, что наведенная деформация оптического волокна зависит не только от расстояния между источником акусто-вибрационного воздействия и кабелем, но и от множества других факторов - диаграммы направленности антенны, структуры и типа грунта, в котором проложен кабель, наличия вблизи кабеля неоднородностей (камней, труб и т.п.), близости смотровых устройств с запасом кабеля и т.д. Это делает зависимость уровня принимаемого сигнала от расстояния между источником акусто-вибрационного воздействия не столь однозначной, особенно в ближней зоне. Как следствие, имеют место погрешности определения местоположения кабеля. При этом необходимо учитывать, что оптическое волокно – это распределенный акустический датчик. Соответственно источник акусто-вибрационного воздействия наводит распределенный по длине оптического волокна сигнал. Это создает дополнительные трудности при определении местоположения кабеля по максимальному уровню сигнала.
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, 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  выбирают и фиксируют на местности точку «А» на трассе прокладки с одной стороны кабеля, размещают в ней источник направленного акусто-вибрационного воздействия, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром при акусто-вибрационном воздействии на заданной частоте в указанной точке, по характеристике обратного рассеяния определяют распределения вдоль волокна амплитудной и фазовой характеристик принимаемого рефлектометром сигнала на частоте воздействия, затем перемещают  источник акусто-вибрационного воздействия на трассе до тех пор, пока не будет найдена точка «В» на трассе с другой стороны кабеля, для которой распределения вдоль волокна амплитудной и фазовой характеристик принимаемого рефлектометром сигнала на частоте воздействия, определяемые по  характеристике обратного рассеяния оптического волокна фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром при акусто-вибрационном воздействии на заданной частоте в указанной точке, совпадут с заданной погрешностью с распределениями амплитудной и фазовой характеристик принимаемого рефлектометром сигнала на частоте воздействия в точке «А», после чего определяют местоположение кабеля в середине отрезка прямой, соединяющей точки «А» и «В».
На фиг.1 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.
Устройство включает проложенный ниже поверхности земли 1 оптический кабель 2 с оптическим волокном 3, фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 4, блок обработки и управления 5, канал связи 6, блок согласования и отображения 7 и работающий на одной частоте источник направленного акусто-вибрационного воздействия 8.
Оптическое волокно 3 проложенного ниже поверхности земли 1 оптического кабеля 2 подключено ко входу фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра 4, выход которого соединен со входом блока обработки и управления 5, а выход блока обработки и управления 5 через канал связи 6 подключен ко входу блока согласования и отображения 7, выход которого подключен ко входу работающего на одной частоте источника направленного акусто-вибрационного воздействия 8.
Устройство работает следующим образом. Под действием сигнала от блока обработки и управления 5, передаваемого через канал связи 6, включается работающий на одной частоте источник направленного акусто-вибрационного воздействия 8. Блок согласования и отображения 7 отображает необходимую информацию об измеряемых фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 4 сигналах. При работающем на одной частоте источнике направленного акусто-вибрационного воздействия 8 фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 4 измеряет характеристику обратного рассеяния оптического волокна и передает результаты измерений характеристик в блок обработки и управления 5. По результатам обработки в блоке обработки и управления 5 характеристик обратного рассеяния оптического волокна, измеренных фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 4, определяют распределения вдоль волокна амплитудной и фазовой характеристик принимаемого рефлектометром сигнала на частоте воздействия.
Выбирают и фиксируют на местности точку «А» на трассе прокладки с одной стороны оптического кабеля 2, размещают в ней работающий на одной частоте источник направленного акусто-вибрационного воздействия 8 и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 4 при акусто-вибрационном воздействии на заданной частоте в указанной точке. Затем перемещают работающий на источник направленного акусто-вибрационного воздействия 8 по трассе прокладки кабеля. Блок обработки и управления 5 через канал связи 6 и блок согласования и отображения 7 регулирует уровень акусто-вибрационного воздействия и перемещения работающего на одной частоте источника направленного акусто-вибрационного воздействия 8. Перемещают  работающий на одной частоте источник акусто-вибрационного воздействия 8 на трассе до тех пор, пока не будет найдена точка «В» на трассе с другой стороны оптического кабеля 2, для которой распределения вдоль волокна амплитудной и фазовой характеристик принимаемого рефлектометром сигнала на частоте воздействия, определяемые по  характеристике обратного рассеяния оптического волокна фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 4 при акусто-вибрационном воздействии на заданной частоте в указанной точке, совпадут с заданной погрешностью с распределениями амплитудной и фазовой характеристик принимаемого рефлектометром сигнала на частоте воздействия в точке «А».  Местоположение оптического кабеля 2 определяют в середине отрезка прямой, соединяющей точки «А» и «В».
В отличие от известного способа, которым является прототип, в предлагаемом способе местоположение оптического кабеля на трассе прокладки определяют не по максимальному уровню принимаемого фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром на частоте воздействия сигнала, а по результатам сравнения распределений вдоль оптического волокна его амплитуды и фазы, получаемых в результате измерений при перемещении работающего на одной частоте источника акусто-вибрационного воздействия. За счет этого исключаются погрешности, обусловленные влиянием структуры и состава грунта, наличием других подземных сооружений, близости смотровых устройств и т.п., что и 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.