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

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 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.
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 в противофазе источника направленного акусто-вибрационного воздействия,  перемещают их продольно-поперечно относительно предполагаемой трассы прокладки кабеля не изменяя расстояния между ними так,  чтобы соединяющая их ось была бы приблизительно перпендикулярна трассе прокладки кабеля, и определяют трассу прокладки кабеля по местоположению центра оси между двумя работающими в противофазе источниками направленного акусто-вибрационного воздействия, в котором зависимость измеряемого уровня сигнала от смещения указанного центра оси между двумя работающими в противофазе источниками направленного акусто-вибрационного воздействия относительно оси кабеля в зоне воздействия соответствует локальному минимуму, расположенному между двумя локальными максимумами.
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 работающие в противофазе два источника 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 входам работающих в противофазе двух источников направленного акусто-вибрационного воздействия 8.
Устройство работает следующим образом. Под действием сигнала от блока обработки и управления 5, передаваемого через канал связи 6, включаются работающие в противофазе два источника направленного акусто-вибрационного воздействия 8. Блок согласования блока согласования и отображения 7 обеспечивает величину и равенство уровней акусто-вибрационного воздействия от работающих в противофазе двух источников направленного акусто-вибрационного воздействия 8, контролирует их противофазную работу и отображает необходимую информацию об измеряемых фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 4 сигналах. При работающих в противофазе двух источниках 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 характеристик, измеренных фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 4, блок обработки и управления 5 через канал связи 6 и блок согласования и отображения 7 регулирует уровень акусто-вибрационного воздействия и перемещения работающих в противофазе двух источников направленного акусто-вибрационного воздействия 8. По результатам перемещений работающих в противофазе двух источников направленного акусто-вибрационного воздействия 8 в блок обработки и управления 5 строится зависимость уровней измеряемых фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 4 сигналов от смещения центра оси между двумя работающими в противофазе источниками направленного акусто-вибрационного воздействия 8 относительно оси оптического кабеля 2, по которой определяется трасса прокладки оптического кабеля 2 как местоположение указанного центра оси между двумя работающими в противофазе источниками направленного акусто-вибрационного воздействия 8, для которого зависимость измеряемого уровня сигнала от смещения указанного центра оси между двумя работающими в противофазе источниками направленного акусто-вибрационного воздействия 8 относительно оси кабеля 2 в зоне воздействия соответствует локальному минимуму, расположенному между двумя локальными максимумами исследуемой зависимости как показано на фиг.2.
В отличие от известного способа, которым является прототип, в предлагаемом способе за счет применения двух работающих в противофазе источников направленного акусто-вибрационного воздействия обеспечивается более существенная зависимость уровней измеряемого сигнала от смещения акусто-вибрационного воздействия относительно кабеля, что позволяет существенно снизить погрешности определения трассы прокладки оптического кабеля по сравнению с прототипом. Кроме того, исключается необходимость выполнения измерений при отсутствии акусто-вибрационного воздействия. 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.