Изланувчилар online илмий-амалий

ПРИМЕНЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ В 
СФЕРЕ КОММУНИКАЦИИ 
1
PhD Райимжонова О.С., 
2
Тажибаев Илхом Бахтиёрович
1
Научный руководитель, 
2
Магистрант Ферганского филиала ТУИТ имени 
Мухаммад ал-Харезмий 
 
Существует два основных вида оптических сенсорных систем, которые 
позволяют измерять пространственно-распределённые параметры, такие как 
деформация и температура [1]: 
• распределенные; 
• квази-распределенные сенсорные системы.
В системах первого вида оптическое волокно является одновременно и 
датчиком, и световодом. Такие системы используют эффекты 
комбинационного, рэлеевского рассеяния или рассеяния Мандельштама-
Бриллюэна в оптическом волокне, чтобы определить распределение 
необходимого параметра вдоль волокна. Измерение можно произвести в 
любой точке с определённым пространственным разрешением. Второй тип –
это квази-распределённые системы, в которых множество точечных датчиков 
объединены в различной топологии и схеме разделения каналов. Измерение 
можно произвести только в месте расположения чувствительного элемента. 
Основная роль оптического волокна в квази-распределённых сенсорных 
системах – передача и сбор светового излучения с датчиков. В некоторых 
квази-распределённых системах, в частности, в сенсорных системах на 
основе массива ВБР, волокно также является чувствительным элементом. 
На основе типа рассеяния полностью распределённые системы можно 
разделить на три основных группы: системы, регистрирующие 
рэлеевскоерассеяние, 
комбинационное 
рассеяние 
и 
рассеяние 
Мандельштама-Бриллюэна. Обратное рассеяние регистрируется в OTDR или 
OFDR системах. Рассеяние вперед можно использовать в системах с 
вынужденным 
комбинационным 
рассеянием 
или 
с 
рассеянием 
Мандельштама-Бриллюэна. Такие эффекты, как эффект затухающей волны, 
эффект Керра и др. также используются в распределённых системах 
Рэлеевское обратное рассеяние широко используется в системах на 
основе метода обратного рассеяния во временной области (OTDR) и метода 
обратного рассеяния в частотной области (OFDR) для определения мест 
обрывов, измерения потерь и распределённого измерения параметров. 
Рэлеевское рассеяние – упругое рассеяние, при котором рассеянное 
излучение имеет ту же длину волны, что и падающее. В системах на основе 
обратного рассеяния Рэлея обычно измеряется интенсивность рассеянного 
излучения, которая зависит от таких параметров среды как температура и 
деформация. На интенсивность также влияют флуктуации источника, 
оптические соединения между волоконными компонентами и изгибы 
волоконной измерительной линии, поэтому системы на основе рэлеевского 

---

205 
рассеяния не всегда имеют достаточную точность и их применение в 
сенсорике ограничено[2]. 
Комбинационное рассеяние представляет собой нелинейный пр оцесс в 
оптическом волокне. При комбинационном рассеянии генерируются две 
боковые линии относительно спектра падающего излучения, известные как 
стоксова и антистоксова компоненты рассеяния. Эти боковые линии 
используются для определения температурного профиля вдоль обычного 
коммуникационного оптического волокна. Соотношение между амплитудами 
стоксовой и антистоксовой компонент позволяет определить абсолютную 
температуру волокна без влияния интенсивности падающего излучения, 
потерь и состава волокна. Для выделения компонент комбинационного 
рассеяния от компонент релеевского рассеяния и рассеяния Мандельштама -
Бриллюэна используются оптические фильтры. Возможно использование 
метода как в OTDR, так и в OFDR схемах коммерчески доступны различные 
системы 
распределённого 
измерения 
температуры 
на 
основе 
комбинационного рассеяния. В сравнении с рэлеевским рассеянием 
интенсивность компонент комбинационного рассеяния мала, что пр иводит к 
низкому отношению сигнал-шум, особенно при использовании коротких 
импульсов для увеличения пространственного разрешения (рис.1.). 
Рис.1. Схема на основе эффекта КР. 
Низкое 
отношение 
сигнал-шум 
ограничивает 
точность 
распределённого измерения температуры. Таким образом, в подобных 
системах необходимо большое число усреднений (до нескольких сотен) или 
большое время интегрирования (до десятков минут). 
Распределённое измерение температуры и деформации на основе 
рассеяния Мандельштама-Бриллюэна (РМБ) является относительно новым 
методом и вызывает большой исследовательский интерес в последние годы. 
РМБ является нелинейным процессом, вызванным вариациями показателя 
преломления вследствие акустических колебаний. Сдвиг длины волны 
рассеянного света определяется скоростью звука в оптическом волокне, 
которая является функцией температуры и деформации, таким образом, 
можно измерять как температуру, так и деформацию. 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 

---

206 
1. Inaudi D., Glisic B. Fiber optic sensing for innovative oil & gas production and 
transport systems // 18th International Conference on Optical Fiber Sensors – 
OFS – 2006.
2. Lee B. Review of the present status of optical fiber sensors // Optical Fiber 
Technology. – 2003.
3. Кульчин Ю.Н. Распределенные волоконно-оптические измерительные 
системы // Москва: Физматлит. – 2001.