NO318908B1 - Maling av en eller flere fysiske parametere - Google Patents

Maling av en eller flere fysiske parametere Download PDF

Info

Publication number
NO318908B1
NO318908B1 NO19944534A NO944534A NO318908B1 NO 318908 B1 NO318908 B1 NO 318908B1 NO 19944534 A NO19944534 A NO 19944534A NO 944534 A NO944534 A NO 944534A NO 318908 B1 NO318908 B1 NO 318908B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
sensor
interferometer
wavelength
optical
electromagnetic radiation
Prior art date
Application number
NO19944534A
Other languages
English (en)
Other versions
NO944534L (no
NO944534D0 (no
Inventor
Mahmoud Farhadiroushan
Original Assignee
Sensor Dynamics Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sensor Dynamics Ltd filed Critical Sensor Dynamics Ltd
Publication of NO944534D0 publication Critical patent/NO944534D0/no
Publication of NO944534L publication Critical patent/NO944534L/no
Publication of NO318908B1 publication Critical patent/NO318908B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35383Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using multiple sensor devices using multiplexing techniques

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår et apparat for måling av fysiske parametere, og gjelder spesielt et distribuert system av optiske fibersensorer.
I de senere år har det vært utviklet et stort antall optiske fibersensorer som passer for måling av et bredt område av fysiske og miljømessige parametere, hvor man har utnyttet de optiske fibersensorers spesielle fordeler med høy følsomhet og små dimensjoner. I tillegg er det utviklet et antall forskjellige multipleksing systemer som benytter optiske fibere til å kommunisere mellom optiske fibersensorer og måleinstrumenter, som forenkler målingene av et antall parametere over et distribuert område. I områdene seismisk avbildning og overvåkning av lekkasjedeteksjon i undersjøiske olje. og gass-rørledninger, er det et behov for distribuerte sensorer for måling av akustisk energi, hvor det er spesielt vanskelige behov for høy følsomhet, høy romoppløsning og respons over et bredt frekvensbånd. Målesystemer med distribuerte og multipleksede optiske fibersensorer er spesielt attraktive siden de gir løfte om å møte disse tekniske krav, og samtidig er forholdsvis rimelige i kostnad, både for fremstilling og utplassering.
Det er ønskelig å produsere fiberoptiske sensornettverk i hvilke et stort antall sensorer er plassert i en- eller to-dimensjonale systemer. I noen anvendelser, så som faserettede sonarsystemer, kan man ønske et lineært akustisk sensorsystem med en lengde på mellom 100 meter og 50 kilometer. I noen tilfeller, for eksempel for å detektere akustisk støy fra lekkende rør, eller for å oppnå høy retningsvirkning for sonarsystemer, kan det være ønskelig å konstruere sensorer for deteksjon av høye akustiske frekvenser opptil 100 kHz eller høyere. For rørledninger kan avstandene bli så store som 200 km, og det er et klart økonomisk behov for å øke antallet sensorer pr. system og således å redusere antallet av ut-plasserte systemet. Optiske fibersensorer kan gi ypperlig deteksjon ved disse høye frekvenser. Eksisterende fremgangs-måter for å avsøke systemer av sensorer er imidlertid ikke velegnet til å utføre sanntid, samtidig avsøkning av lange lineære systemer over en enkelt fiberledning, spesielt ved høye deteksjonsfrekvenser.
For eksempel, de velkjente systemer med tidsdelt multipleksing involverer utsending av pulser av lys inn i et
sensornettverk, og observerer fasemodulasjonen av de returner-te lyspulser. De nøyaktige tidspunkt for signalenes retur fra et langs system gjør det imidlertid vanskelig å detektere høye akustiske frekvenser. Bølgelengde-multipleksede systemer som bruker skannede laserkilder kan bare avsøke sensorer på en sekvensiell basis, og er derfor uegnet for sanntids deteksjon fra et system hvis ikke frekvensen for akustisk deteksjon er meget lav, og tillater sampling av signalene ved to ganger den akustiske frekvens eller høyere, for å tilfredsstille det velkjente Nyquist samplingskriterium. Bruk av flere optiske kilder, som hver blir modulert og som hver har forskjellige bølgelengder, er selvfølgelig mulig, men representerer en kostbar opsjon for store systemer.
Målet for den foreliggende oppfinnelse er et multiplekset system som bruker teknikken med "spektra1 oppdeling" av energien som emitteres av en bredbånd kilde, for å dele den tilgjengelige energi i et antall separate spektrale områder, hvor hvert spektralt område blir brukt for avsøking av et separat interferometrisk sensorelement. I en implementering inneholder således hvert interferometer i systemet et optisk filter med smalt bånd for å definere et smalt spektralt bånd for hver sensors interferometrisk element. Dette filter virker i kombinasjon med den normale periodiske lystransmisjons-funksjon av interferometeret, til å begrense operasjonen av interferometeret til det smale spektrale området som definert ved dette tilleggsfilter. Det lys som blir reflektert fra eller som blir sluppet gjennom sensor/f ilter-kombinasjonen blir så matet til et balanse-interferometer som i hovedsak kompenserer for ubalansen i banen i sensor-interferometeret, og kan også inneholde et fase- eller frekvensmodulasjonselement i en av sine lysbaher for å tillater heterodyn-signalbehandling i sensorutgangen. Lysutgangen for dette mottaker-interferometer blir så matet til et spektrometer for å skille lys som i hovedsak ligger i hvert smalt spektralt bånd, tilsvarende hver sensor i systemet, før dette dirigeres inn i et optisk detektorsystem. Hvert av signalene fra hvert element i dette detektorsystem kan så behandles, for eksempel ved fase- eller frekvensmodulasjon av det detekterte heterodynsignal, for å utvinne en elektronisk analog av det akustiske signal som påvirker den akustiske sensor, utstyrt med et filter av bølgelengde som tilsvarer vedkommende kanal i mottaker-spektrometeret.
Denne oppfinnelsen gjør bruk av et antall veletablerte teknikker, så som bølgelengdedelt multipleksing, sensorsystem-nettverk, heterodyn deteksjon, tilpassede interferometere, og bølgelengde-demultipleksing til parallelle detektorsystemer. Det er kombinasjonen av disse teknikker ifølge teknikkens stand for å frembringe den eneste kjente praktiske løsning på det krevende problem med samtidig innsamling av informasjon med stor båndbredde og i meget lange systemer som inneholder et stort antall sensorelementer, som er det nye aspekt ved denne oppfinnelsen.
Ifølge en ikke-begrensende utførelse av den foreliggende oppfinnelse, er det anordnet et apparat for måling av en eller flere fysiske parametere, omfattende en kildeanordning for å frembringe en kilde av elektromagnetisk utstråling, sensornettverk-anordning som omfatter et flertall sensor-interferometere som hver omfatter et bølgelengdefilter for å velge et bånd av bølgelengder av elektromagnetisk stråling frembrakt av kilden, og som er passende for å omforme størrelsen av en eller flere fysiske parametere til en endring i forsinkelsen i en sensors optiske banelengde; en referanse-interferorneteranordning for å velge en referanse-forsinkelse i en optisk bane; en bølgelengde-velgeranordning for å velge en eller flere av båndene av bølgelengdefilteret ved en eller flere av sensor-interferometeranordningene; en detektoranordning for å omforme den elektromagnetiske stråling som er valgt av bølgelengde-bølgeanordningene til et elektrisk signal.
Det er ønskelig at apparatet er slik at det optiske banes forsinkelse i sensor-interferometeret er større enn koherens-lengden til kildeanordningen, koherens-lengden til den elektromagnetiske stråling som velges av hvert av bølge-lengdef iltrene, og koherenslengden til den elektromagnetiske stråling som velges av bølgelengde-velgeranordningen.
Kildeanordningen kan være en eller flere bredbånds lysemitterende dioder koplet sammen ved bruk av bølgelengde-delt wultiplekser kopiere til å danne et spektrum med et meget bred bånd, som kan formes og forsterkes av en optisk forsterker for å forbedre signal/støy-forholdet eller å øke rekkevid-den av sensornettverket.
Kildeanordningen kan være en fiberoptikk-kilde, så som en super-fluorescerende fiberoptikk-kilde som kan være fulgt av en fiberoptikk-forsterker.
Sensornettverket kan omfatte mange sensor-interferometere som virker ved refleksjon eller transmisjon, eller en kombinasjon av refleksjon og transmisjon.
Sensornettverket kan omfatte en eller flere fiberoptikk-forsterkere for å forsterke eller justere den relative effektfordeling av optiske signaler.
Bølgelengde-filteranordningen kan være et bølgelengde-selektivt gitter inne i en fiberoptisk bølgeleder, eller kan være en bølgelengde-selektiv fiberoptisk kopler, eller kan være en integrert optisk gitteranordning.
Sensor-interferometeranordningen kan omfatte et par bølgelengdefiltere som kan være fiberoptiske gittere med lignende bølgelengderespons, adskilt med en kort lengdefiber som er gjort følsom for den parameter som skal måles.
Referanse-interferometeranordningen kan være et interferometer i en Mach Zehnder konfigurasjon, eller kan være et interferometer i en Michelson konfigurasjon. Referanse-interf erometeret kan også være konstruert helt eller delvis på en slik måte at den elektromagnetiske utstråling blir holdt inne i optiske fibere. I tillegg kan en frekvensskifter, så som en akustisk optisk modulator eller en fiberoptisk frekvensskifter, settes inn i en eller flere baner i referanse-interferometeranordningen, for å frembringe et middel for et heterodyn-deteksjon, eller alternativt kan en fasemodulator, så som en elektor-optisk modulator eller en fiber viklet rundt en piezoelektrisk transduser, brukes i en eller flere baner i referanse-interferometeranordningen for å frembringe et middel for syntetisk heterodyn deteksjon.
Sensor-interferometeranordningen kan anordnes i en orden som optimaliserer signal/støy-forholdet i systemet.
Bølgelengde-velgeranordningen kan være en optisk spektrumanalysator, en monokromator, et optisk filterhjul, et optiske diffraksjonsgitter, eller en eller flere fiberoptiske diffraksjonsgittere tilpasset bølgelengdeområdet for bølgelengde-filteranordningen, og kan være forbundet i serie med en fiberoptisk kopler for å dirigere hvert valgt bølge-lengdeområde til en detektor.
Deteksjonsanordningen kan være et linjeskannings-kamera eller det kan være et system av diskrete detektorer.
I en utførelse av den foreliggende oppfinnelse, er apparatet ett i hvilket den elektromagnetiske stråling som benyttes i apparatet blir overført mellom en eller flere av de forskjellige komponenter i apparatet ved en eller flere fiberoptiske bølgeledere.
I en utførelse av den foreliggende oppfinnelse, er apparatet ett i hvilket det er anordnet et sensornettverk av sammenkoplede fiberoptiske sensor-interferometeranordninger, hvor hver sensor-interferometeranordning har et flertall optiske baner med en eller flere forsinkelser, avhengig av de fysiske mengder som skal måles, i hvilket en bredbånds lyskilde brukes til å illuminere det nevnte sensornettverk i den neste sensor-interferometeranordning, og hvor hvert av de nevnte sensor-interferometere inneholder en ytterligere bølgelengde-filteranordning for å velge et smalt spektralt bånd av optisk energi fra det totale lysspektrum av energi som blir emittert fra den nevnte lyskildeanordning, hvor hvert bølgelengdefilter dekker et forskjellige smalt spektralt bånd, for hver sensor-interferometeranordning i det nevnte sensornettverk, og hvor lyset som overføres av og reflekteres fra hver sensor-interferometeranordning i den nevnte nettverkanordningen, så blir overført til et mottakersystem hvor mottakersystemet omfatter en referanse-interferometeranordning som har et flertall optiske baner, og hvor forskjellen mellom minst to av disse banene tilsvarer en eller flere av de optiske baneforskjeller i sensor-interferometeranordningen, og hvor lyset som passerer gjennom de optiske baner så blir overført til en bølgelengde-velgeranordning for å dirigere lyset i hovedsak til hvert av den nevnte smale spektralbånd til separate foto-detektoranordninger, avhengig av bølge-lengden til det nevnte spektrale bånd, slik at detektoranordningens utgangssignal reagerer på endringer i en optisk baneforsinkeIse i sensor-interferometeranordningen forbundet med den bølgelengde-filteranordning med tilsvarende spektralt transmisjonsbånd, og hvor, om ønsket, referanse-interf erometeranordningen kan inneholde en optiske fase- eller frekvensmodulasjonsanordning i en eller flere av de optiske baner for å frembringe et periodisk modulasjonssignal på de optiske detektorer for å lette elektronisk signalbehandling av den detekterte intensitet for å gjenvinne informasjon om banelengde-endringer i sensor-interferometeranordningen.
Den elektroniske signalbehandling kan være basert på frekvensmodulasjon (FM) demoduleringsteknikker, så som en faselåst sløyfe.
Referanse-interferometeranordningen kan være passert ved utgangen av kildeanordningen.
I en videre utførelse av den foreliggende oppfinnelse, er apparatet slik at kildeanordningen og bølgelengde-velgeranordningen er kombinert som en bølgelengde-avsøkende kilde. Den bølgelengde-avsøkende kilde kan være en avsøkende fiberoptikk-kilde eller et avsøkende halvleder-laserdiodesystem som benytter integrerte optiske innretninger.
Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives gjennom eksempler, og under henvisning til tegningene, hvor:
meter, et optisk gitter, et detektorsystem og en demodulator-anordning. En utførelse av den foreliggende oppfinnelse, hvor fiberoptiske bølgeledere blir brukt og sensornettverk-anordningen brukes i refleksjon, er vist på figur 1. En kildeanordning 1 danner en bredbåndskilde for elektromagnetisk strålning, som blir ledet blir ved optiske fibere 2 til fiberoptisk kopler 3, inn i fiberoptisk kabel 4 og deretter inn i sensornettverks-anordningen 5. En del av den elektromagnetiske stråling blir reflektert tilbake av sensoranordningen 5, som har vært påvirket av de miljømessige parametere som sensoranordningen 5 er følsom for. Denne reflekterte elektromagnetiske stråling returneres langs den fiberoptiske kabel 4, inn i fiberoptisk kopler 3, og en del entrer den optiske fiber 6. Denne del passerer gjennom referanse-interferometeranordningen 7, bølgelengde-selektiv anordning 8, slik at et referansebølgelengdeområde av elektromagnetisk strålning faller på deteksjonsanordning 9. Sensornettverk-anordningen 5 inneholder et flertall av sensor-interferometeranordninger 10, hver av hvilke har et spesifisert sensor-bølgelengdeområde 11. I bruk kan bølgelengde-velgeranordningen 8 justeres for å skille det spesifiserte sensor-bølgelengdeområdet 11 slik at koherens av det valgte lys blir kortere enn sensorens optiske baneforsinkelse. En referanse-optisk baneforsinkelse kan velges av referanse-interf erometeranordningen 7 til å tilpasses en optisk baneforsinkelse i sensoren i sensor-interferometeranordningen 10. Sensorens optiske baneforsinkelse kan måles ved å detektere et interferens-mønstersignal med detektoranordningen 9. Figur 2 er et diagram av en utførelse av sensor-interferometeranordningen 10, konstruert ved bruk av optisk fiber, hvor bølgelengde-filteranordningen omfatter et første innrettet gitter 20 og et andre innrettet gitter 21 inne i en optisk fiber 22, adskilt med en spesifisert distanse 23 som utgjør en optisk baneforsinkelse for sensoren. Innkommende elektromagnetisk stråling 24 faller på det første innrettede gitter 20, og en første reflektert del 2 blir reflektert av det første gitter 20, og en første overført del 26 faller på det andre diffraksjonsgitter 21. På lignende måte blir en annen reflektert del 27 reflektert fra det andre gitter 21 og returnerer tilbake langs den optiske fiber 22, og en annen overført del 28 blir overført gjennom det første gitter 20. Det første innrettede gitter 20 og det andre innrettede gitter 21 velger et sensor-bølgelengdeområde, slik at det valgte lys har en koherens som er kortere enn sensorens optiske baneforsinkelse som bestemt av den optiske lengde av den optiske fiber 22. Det kan derfor ikke bli noen koherent interferens mellom den første reflekterte del 25 og den andre reflekterte del 28. Figur 3 er et diagram av en utførelse av sensor-interferometeranordningen 10 konstruert ved bruk av optisk fiber, hvor bølgelengdefilteranordningen omfatter en første bølgelengde-selektiv kopler 30 og en annen bølgelengde-selektiv kopler 31 forbundet med en optisk fiber 32, og adskilt med en spesifisert avstand 33. En arm 34 av den første bølgelengde-selektive kopler 30 og den andre bølgeleng-de-selektive kopler 31 ender i speil 35 slik at lengden 33 og lengdene av armene 34 utgjør en optisk baneforsinkelse for sensoren. Innkommende elektromagnetisk stråling 36 faller på den første bølgelengde-selektive kopler 30, og en første reflektert del 7 blir reflektert av speilet 35 i den første bølgelengde-selektive kopler 30, og en første overført del 38 faller på den andre bølgelengde-selektive kopler 31. På lignende måte blir en annen reflektert del 39 reflektert fra speilet 35 i den andre bølgelengde-selektive kopler 31, og returnerer tilbake langs den optiske fiber 32, og en annen overført del 40 blir overført gjennom den første bølgelengde-selektive kopler 30. Figur 4 er et diagram av en utførelse av en del av sensor-nettverksanordningen i hvilken to sensor-interferometeranordninger overlapper. En første sensor-interferometeranordning 42 og en annen sensor-interferometeranordning 43 er konstruert slik at adskiHelsen av den første refleksjon fra bølgelengdefilteranordningen i den første sensor-interferometeranordning 42 og den andre sensor-interferometeranordning 43 er nærmere sammen enn den optiske bane 44 i den første sensor-interferometeranordning 42 og den optiske banen 45 i den andre sensor-interferometeranordning 43. Figur 5 er et diagram av en utførelse av referanse-interf erometeranordningen 7 som tar en form av en Hach-Zehnder interferometer, og som omfatter en modulasjonsanordning 50 i en av de optiske banene. Modulasjonsanordningen 50 kan være en akustisk-optisk modulatoranordning, en fiberoptisk frekvensskifter eller en integrert fiberoptisk skifter for heterodyn signalbehandling. Alternativt kan modulasjonsanordningen være en fasemodulator så som en elektrooptisk innretning eller en optisk fiber festet på en piezoelektrisk transduser for syntetisk heterodyn-teknikk. Figur 6 er et diagram av en utførelse av referanse-interf erometeranordningen 7 hvor det tar form av et Michelson interferometer, og som omfatter en modulasjonsanordning 50 i en av de optiske banene. Modulasjonsanordningen 50 kan være en akustisk-optisk modulatoranordning, en fiberoptisk frekvensskifter eller en integrert optisk frekvensskifter for heterodyn signalbehandling. Alternativt kan modulasjonsanordningen være en fasemodulator så som en elektro-optisk anordning eller en optisk fiber festet på en piezoelektrisk transduser for syntetisk heterodyn-teknikk. Figur 7 er et diagram av en foretrukken utførelse av den foreliggende oppfinnelse, hvor sensornettverk-anordningen består av to grupper av sensor-interferometeranordninger med lignende optiske baneforsinkelser og bølgelengde-karakteristikker. Den elektromagnetiske stråling som mottas fra to separate grupper av sensor-interferometeranordninger kan adskilles ved å bruke en første modulatoranordning 70 og en annen modulatoranordning 71. Figur 8 er et diagram av en foretrukken utførelse av den foreliggende oppfinnelse i hvilken sensornettverket består av to grupper av sensor-interferometeranordninger med forskjellige optiske baneforsinkelser, men lignende bølgelengde-karakteristikker, hvor referanse-interferometeranordningen 7 kan velge to forskjellige referanse-optiske baneforsinkelser slik at den ene eller den andre av de to separate grupper av sensor-interferometere kan velges, hvor hver gruppe er plassert i en arm av den fiberoptiske kopler 3. Figur 9 er et diagram av en utførelse av den foreliggende oppfinnelse hvor optiske fibere blir brukt, og sensornettverk-anordningen 5 brukes i transmisjon, i hvilken sensor-interf erometeranordningen 90 skaper en optisk baneforsinkelse for elektromagnetisk stråling som blir overført gjennom hver sensor-interferometeranordning 90. Figur 10 er et diagram av en utførelse av sensor-interf erometeranordningen 90 som passer for bruk i et sensornettverk når det brukes i transmisjon, i hvilken en Hach-Zehnder konfigurasjon blir brukt, hvor en første sensor i form av en bølgelengde-selektiv kopler 100 er forbundet med en annen bølgelengde-selektiv kopler 101 ved en første lengde av optisk fiber 102 og en annen optisk fiber 103 av forskjellig lengde, slik at det dannes en optisk baneforsinkelse. Figur 11 er et diagram av en foretrukken utførelse av den foreliggende oppfinnelse, hvor utgangen av bredbånds lyskilden 1 blir overført ved optiske fibere 2 til en fiberoptisk kopler 3, i en fiberoptisk kabel 4, og inn til sensornettverk-anordningen 5. Sensor-nettverkanordningen 5 består av sensor-interf erometer anordningen 10 som er konstruert ved bruk av et par innrettede diffraksjonsgittere 20 adskilt ved en lengde av optiske fiber 23, slik at lengden av fiber mellom diffraksjonsgitterparene 20 er like. Den optiske bane-forsinkelsen i sensor-interferometeret 10 bestemmes av den tid det tar for lyset å krysse lengden av optisk fiber mellom parene av diffraksjonsgitteret 20. Hver par av diffraksjonsgitteret velger og reflekterer bestemt bånd av bølgelengder 11 som blir emittert av kildeanordningen 1, slik at koherens av det valgte lys er meget kortere enn den optiske baneforsinkelse av sensor-interferometeranordningen 10, derfor blir ikke de reflekterte optiske signaler koherente. Det
reflekterte lys blir overført til et referanse-interferometer 7 hvor det blir delt i to baner 130 og 131 som er forskjellige
ved en lignende optisk baneforsinkelse av sensor-interf erometeranordningen 10. Ved utgangen av referanse-interf erometeranordningen 7, blir lyssignalene kombinert og end el av de etterfølgende reflekterte lyssignaler som gjennomgår lignende optiske baneforsinkelser, interfererer koherent med hverandre. For eksempel, en del av det første reflekterte lys som passerer gjennom den lange banen 131 av referanse-interferometeranordningen 7 interfererer koherent med den del av det senere reflekterte lys som passerer gjennom den korte banen 130 av referanse-interferometeranordningen 7. Det er å foretrekke at man inkluderer en modulasjonsanordning 50, som kan være en frekvensskifter, i en av vanene i
referanse-interferometeret for heterodyn-deteksjon hvor bærefrekvensen blir levert av en oscillatorkilde 124. Alternativt kan modulasjonsanordningen 50 være en optisk fasemodulator for å danne et middel for syntetisk heterodyn deteksjon. Ved utgangen av referanse-interferometeranordningen 7, blir båndet av bølgelengder 11 reflektert av hvert sensor-interferometer 10 adskilt ved et sprednings-element 8 så som et optisk diffrakasjonsgitter, og så overført til et fotodetektorsystem 120 som omfatter de optiske signaler 121 til elektriske signaler 122. Utgangen av hvert fotodetektor-element 122 blir matet til separate demodulatorer 123, som for deteksjon av frekvensmodulasjon kan være faselåste sløyfer, for samtidig å gjenvinne den relative optiske fase 125 som blir indusert i hver sensor-interferometeranordning 10.
Han må forstå at de utførelser av oppfinnelsen som er beskrevet ovenfor under henvisning til tegningene, er gitt bare som eksempler, og at modifikasjoner og ytterligere komponenter kan anordnes for å forbedre apparatets ytelse.

Claims (10)

1. Apparat for måling av en eller flere fysiske parametere, karakterisert ved at det omfatter en kildeanordning for å danne en kilde for elektromagnetisk stråling, en sensor-nettverkanordning som omfatter et flertall sensor-interferometeranordninger, som hver omfatter en bølgelengde-filteranordning for å velge et bånd av bølge-lengder av elektromagnetisk stråling som frembringes av kildeanordningen, og som er egnet for å omforme verdien av en eller flere fysiske parametere til en endring i en sensors optiske banelengde-forsinkelse; en referanse-interferometeranordning for å velge en optisk referanse-baneforsinkelse; en bølgelengde-velgeranordning for å velge ett eller flere av båndet av bølgelengder som blir filtrert av en eller flere av sensor-interferometeranordningene; og en detektoranordning for å omforme den elektromagnetiske stråling som velges av bølgelengde-velgeranordningen til et elektrisk signal.
2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat sensorinterferometer-anordningens optiske baneforsinkelse er større enn kilde-anordningens koherenslengde, koherenslengden for elektromagnetisk stråling som velges av hver av bølgelengdefilter-anordningene og koherenslengden for elektromagnetisk stråling som velges av bølgelengde-velgeranordningen.
3. Apparat ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at sensornettverk-anordningen omfatter minst en fiberoptisk forsterker for å forsterke eller justere den relative effektfordeling for optiske signaler.
4. Apparat ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at bølgelengde-filteranordningen er et bølgelengde-selektivt gitter inne i en fiberoptisk bølgeleder, en bølgelengde-selektiv optisk fiber-kopler, eller en integrert optisk diffraksjonsgitter-anordning.
5. Apparat ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter et par bølgelengde-filteranordninger.
6. Apparat ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter en frekvensskifter i en eller flere baner av referanse-interferometeranordningen for å tilveiebringe en anordning for heterodyn-deteks j on.
7. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at det omfatter en fasemodulator i en eller flere baner i referanse-interf erometer anordn ingen for å tilveiebringe en anordning for syntetisk heterodyn-deteksj on.
8. Apparat ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det er anordnet en sensor-nettverkanordning av sammenkoplede fiberoptiske sensor-interf erometeranordninger, hvor hver sensorinterferometer-anordning har et flertall av optiske baner med en eller flere forsinkelser, avhengig av de fysiske størrelser som skal måles, hvor en bredbånds lyskilde blir brukt til å belyse sensor-nettverkanordningene i sensorinterferometeranordningene, og hvor hver sensor-interferometeranordning inneholder en ytterligere bølgelengde-filteranordning for å velge et smalt spektrumbånd av optisk energi fra det totale lysspektrum av energi som utsendes fra lyskildeanordningen, hvor hver bølgelengde-filteranordning dekker et forskjellig smalt spektrumbånd, for hver sensor-interferometeranordning i sensor-nettverkanordningen, og hvor lyset som blir overført av, eller reflektert fra, hver sensor-interferometeranordning i sensornettverket så blir overført til et mottakersystem som omfatter en referanse-interferometeranordning med et flertall av optiske baner og hvor forskjellen mellom minst to av disse banene tilsvarer en eller flere av de optiske baneforskjeller i sensor-interferometeranordningen, og hvor det lys som passerer gjennom de optiske baner, så blir ført til en bølgelengdeselektiv anordning for å dirigere lys til i hovedsak hvert av de smale spektrumbånd til separate foto-detektoranordninger, avhengig av spektrumbåndets bølgelengde, slik at detektoranordningens utgangssignal reagerer på endringer i optisk baneforsinkelse i den sensorinterferometer-anordning som er forbundet med bølgelengdefilteranordningen for det tilsvarende spektrale transmisjonsbånd.
9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at referanse-interf erometeranordningen inneholder en optisk fase- eller frekvensmodulasjonanordning i en eller flere av de optiske baner, for å frembringe et periodisk modulasjonssignal på de optiske detektorer for å lette elektronisk signalbehanding av den detekterte intensitet for å gjenvinne informasjonen om banelengdeendringer i sensor-interferometeranordningen.
10. Apparat ifølge ett hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at kildeanordningen og bølgelengde-velgeranordningen er kombinert som en bølgelengde-avsøkningskilde. SAMMENDRAG Oppfinnelsen angår et apparat for måling av en eller flere fysiske parametere, omfattende en kildeanordning (1) for å frembringe en kilde for elektromagnetisk stråling, en sensor-nettverkanordning (5) som omfatter et flertall av sensor-interf erometeranordninger (10), som hver omfatter et bølgelengdefilter for å velge et bånd av bølge-lengder (11) av elektromagnetisk stråling som frembringes av kildeanordningen (1), og som er egnet for å omforme verdien av en eller flere fysiske parametere til en endring i en sensors optiske banelengdeforsinkelse; en referanse-interferometeranordning (7) for å velge en optisk referanse-baneforsinkelse; en bølgelengde-velgeranordning (8) for å velge ett eller flere av båndet av bølge-lengder (11) filtrert av en eller flere av sensor-interf erometeranordningene (10); og en detektoranordning (9) for å omforme den elektromagnetiske stråling som er valgt av bølgelengdevelgeranord-ningen (8) til et elektrisk signal.
NO19944534A 1993-11-26 1994-11-25 Maling av en eller flere fysiske parametere NO318908B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB939324333A GB9324333D0 (en) 1993-11-26 1993-11-26 Measurement of one or more physical parameters

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO944534D0 NO944534D0 (no) 1994-11-25
NO944534L NO944534L (no) 1995-05-29
NO318908B1 true NO318908B1 (no) 2005-05-23

Family

ID=10745742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19944534A NO318908B1 (no) 1993-11-26 1994-11-25 Maling av en eller flere fysiske parametere

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5754293A (no)
BR (1) BR9404747A (no)
GB (2) GB9324333D0 (no)
NO (1) NO318908B1 (no)

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5557400A (en) * 1995-02-15 1996-09-17 Hewlett-Packard Company Multiplexed sensing using optical coherence reflectrometry
GB9603251D0 (en) * 1996-02-16 1996-04-17 Sensor Dynamics Ltd Apparatus for sensing one or more parameters
GB2340227B (en) * 1996-03-11 2000-08-30 Sensor Dynamics Ltd Apparatus for acoustic sensing
GB9605144D0 (en) * 1996-03-11 1996-05-08 Sensor Dynamics Ltd Apparatus for sensing one or more parameters
US5680489A (en) * 1996-06-28 1997-10-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical sensor system utilizing bragg grating sensors
TW323415B (en) * 1996-11-29 1997-12-21 Defence Dept Chung Shan Inst The time-division multiplexing of polarization-insensitive fiber optic Michelson interferometric sensors
US6204920B1 (en) * 1996-12-20 2001-03-20 Mcdonnell Douglas Corporation Optical fiber sensor system
GB9721473D0 (en) 1997-10-09 1997-12-10 Sensor Dynamics Ltd Interferometric sensing apparatus
US5987197A (en) * 1997-11-07 1999-11-16 Cidra Corporation Array topologies for implementing serial fiber Bragg grating interferometer arrays
DE19821616B4 (de) * 1998-05-15 2009-05-14 Institut Für Photonische Technologien E.V. Anordnung zur Bestimmung von absoluten physikalischen Zustandsgrößen, insbesondere Temperatur und Dehnung, einer optischen Faser
US6587702B1 (en) * 1999-01-22 2003-07-01 Instrumentation Metrics, Inc Classification and characterization of tissue through features related to adipose tissue
GB9901965D0 (en) 1999-01-29 1999-03-17 Geo Sensor Corp Angle demodulation
US6459486B1 (en) * 1999-03-10 2002-10-01 Eric Udd Single fiber Sagnac sensing system
US6341185B1 (en) * 1999-08-26 2002-01-22 Luna Innovations, Inc. Extrinisic optical waveguide sensors
NO315762B1 (no) 2000-09-12 2003-10-20 Optoplan As Sand-detektor
US7180601B1 (en) * 2000-11-01 2007-02-20 Cidra Corporation Optical system featuring chirped Bragg grating etalon for providing precise reference wavelengths
US6785004B2 (en) * 2000-11-29 2004-08-31 Weatherford/Lamb, Inc. Method and apparatus for interrogating fiber optic sensors
US6486950B1 (en) * 2000-12-05 2002-11-26 Jds Uniphase Corporation Multi-channel wavelength monitor
US6798523B2 (en) * 2001-12-04 2004-09-28 Honeywell International Inc. Sensor and method for detecting fiber optic faults
US6995899B2 (en) * 2002-06-27 2006-02-07 Baker Hughes Incorporated Fiber optic amplifier for oilfield applications
US6850461B2 (en) 2002-07-18 2005-02-01 Pgs Americas, Inc. Fiber-optic seismic array telemetry, system, and method
ATE349185T1 (de) * 2002-07-23 2007-01-15 Univ Aston Lichtwellenleiter basiertes gerät zur oberflächenprofilierung
US6957574B2 (en) 2003-05-19 2005-10-25 Weatherford/Lamb, Inc. Well integrity monitoring system
US7488929B2 (en) * 2003-08-13 2009-02-10 Zygo Corporation Perimeter detection using fiber optic sensors
GB0322859D0 (en) * 2003-09-30 2003-10-29 British Telecomm Communication
US7667849B2 (en) * 2003-09-30 2010-02-23 British Telecommunications Public Limited Company Optical sensor with interferometer for sensing external physical disturbance of optical communications link
US7126695B2 (en) * 2003-10-10 2006-10-24 The Boeing Company Heterodyne frequency modulated signal demodulator and method of operating the same
US7127132B1 (en) * 2004-03-08 2006-10-24 Ifos, Inc. Cascade fiber-optic grating-based sensor apparatus and method
GB0407386D0 (en) * 2004-03-31 2004-05-05 British Telecomm Monitoring a communications link
US7480056B2 (en) * 2004-06-04 2009-01-20 Optoplan As Multi-pulse heterodyne sub-carrier interrogation of interferometric sensors
US7109471B2 (en) * 2004-06-04 2006-09-19 Weatherford/Lamb, Inc. Optical wavelength determination using multiple measurable features
GB0421747D0 (en) * 2004-09-30 2004-11-03 British Telecomm Distributed backscattering
EP1794904A1 (en) * 2004-09-30 2007-06-13 British Telecommunications Public Limited Company Identifying or locating waveguides
ATE498954T1 (de) 2004-12-17 2011-03-15 British Telecomm Netzwerkbeurteilung
GB0427733D0 (en) * 2004-12-17 2005-01-19 British Telecomm Optical system
GB0504579D0 (en) * 2005-03-04 2005-04-13 British Telecomm Communications system
ATE434774T1 (de) * 2005-03-04 2009-07-15 British Telecomm Akustooptische modulatoranordnung
EP1708388A1 (en) 2005-03-31 2006-10-04 British Telecommunications Public Limited Company Communicating information
JPWO2006109693A1 (ja) * 2005-04-08 2008-11-13 エーザイ・アール・アンド・ディー・マネジメント株式会社 粘性試料のサンプリング器具、喀痰の均質化処理方法及び微生物の検出方法
EP1713301A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-18 BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company Method and apparatus for communicating sound over an optical link
EP1729096A1 (en) 2005-06-02 2006-12-06 BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company Method and apparatus for determining the position of a disturbance in an optical fibre
JP4554476B2 (ja) * 2005-08-30 2010-09-29 財団法人電力中央研究所 生体活動監視方法と、これに用いる光ファイバ式平板状体センサ
CA2643345A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 British Telecommunications Public Limited Company Sensing a disturbance
DE602007013874D1 (de) * 2006-02-24 2011-05-26 British Telecomm Erfassen einer störung
EP1826924A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-29 BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company Sensing a disturbance
CA2647173A1 (en) * 2006-04-03 2007-10-11 British Telecommunications Public Company Limited Evaluating the position of a disturbance
GB2440953B (en) * 2006-08-18 2009-09-30 Insensys Ltd Wind turbines
CN101983325B (zh) 2008-03-31 2013-04-24 维斯塔斯风力系统集团公司 用于风力涡轮机的光透射应变传感器
GB2461532A (en) 2008-07-01 2010-01-06 Vestas Wind Sys As Sensor system and method for detecting deformation in a wind turbine component
GB2461566A (en) 2008-07-03 2010-01-06 Vestas Wind Sys As Embedded fibre optic sensor for mounting on wind turbine components and method of producing the same.
GB0815297D0 (en) * 2008-08-21 2008-09-24 Qinetiq Ltd Conduit monitoring
GB2463696A (en) 2008-09-22 2010-03-24 Vestas Wind Sys As Edge-wise bending insensitive strain sensor system
GB2466433B (en) 2008-12-16 2011-05-25 Vestas Wind Sys As Turbulence sensor and blade condition sensor system
GB2516782B (en) 2009-05-27 2015-06-17 Silixa Ltd Method of flow monitoring
AU2015200314B2 (en) * 2009-05-27 2017-02-02 Silixa Limited Method and apparatus for optical sensing
GB2472437A (en) 2009-08-06 2011-02-09 Vestas Wind Sys As Wind turbine rotor blade control based on detecting turbulence
GB2474882B (en) * 2009-10-29 2014-04-09 Tgs Geophysical Company Uk Ltd Signal processing
GB2477529A (en) 2010-02-04 2011-08-10 Vestas Wind Sys As A wind turbine optical wind sensor for determining wind speed and direction
US8797828B1 (en) * 2010-02-15 2014-08-05 Soreq NRC Remote optical seismic surveying and detection and imaging of underground objects
US9166301B2 (en) * 2012-02-13 2015-10-20 AMI Research & Development, LLC Travelling wave antenna feed structures
US9151152B2 (en) 2012-06-20 2015-10-06 Schlumberger Technology Corporation Thermal optical fluid composition detection
US9488786B2 (en) 2012-11-16 2016-11-08 General Electric Company Fiber optic sensing apparatus including fiber gratings and method for sensing parameters involving different parameter modalities
WO2015023255A1 (en) 2013-08-12 2015-02-19 Halliburton Energy Services, Inc Systems and methods for spread spectrum distributed acoustic sensor monitoring
US9151924B2 (en) 2013-08-16 2015-10-06 General Electric Company Fiber optic sensing apparatus and method for sensing parameters involving different parameter modalities
US9377559B2 (en) 2013-09-16 2016-06-28 Baker Hughes Incorporated Acoustic sensing system and method of acoustically monitoring a tool
EP2860498B1 (en) 2013-10-09 2017-12-06 Optoplan AS Processing data from a distributed fibre-optic interferometric sensor system
CN103499356B (zh) * 2013-10-12 2017-07-07 复旦大学 消减光纤干涉系统传输路径信号干扰的方法与结构
EP3100005A1 (en) * 2014-01-27 2016-12-07 Omnisens S.A. Optical distributed sensing device and method for measurements over extended ranges
WO2015168598A1 (en) 2014-05-02 2015-11-05 AMI Research & Development, LLC Quasi tem dielectric travelling wave scanning array
WO2016033199A1 (en) 2014-08-28 2016-03-03 Adelos, Inc. Real-time fiber optic interferometry controller
US10018749B2 (en) * 2015-10-19 2018-07-10 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Distributed optical sensors for acoustic and vibration monitoring
WO2017180129A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 Halliburton Energy Services, Inc. Fabry-perot based temperature sensing
GB2558922A (en) * 2017-01-20 2018-07-25 Focus Sensors Ltd Distributed acoustic sensing
GB2576920B (en) 2018-09-06 2022-07-06 Univ Cranfield Fluid sensing system and methods

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3170955D1 (en) * 1980-12-17 1985-07-18 Ici Plc Apparatus for gathering data from a plurality of condition responsive optical sensors
GB2145237B (en) * 1981-04-03 1986-03-19 Chevron Res Optical system
US4889986A (en) * 1988-08-18 1989-12-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Serial interferometric fiber-optic sensor array
US5191458A (en) * 1991-06-12 1993-03-02 Grumman Aerospace Corporation Optical electronic multiplexing reflection sensor system
GB2268581A (en) * 1992-07-03 1994-01-12 Marconi Gec Ltd Optical fibre diffraction grating sensor
US5361130A (en) * 1992-11-04 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber grating-based sensing system with interferometric wavelength-shift detection

Also Published As

Publication number Publication date
GB2284256B (en) 1997-11-19
BR9404747A (pt) 1995-07-18
NO944534L (no) 1995-05-29
GB2284256A (en) 1995-05-31
GB9324333D0 (en) 1994-01-12
US5754293A (en) 1998-05-19
GB9422557D0 (en) 1995-01-04
NO944534D0 (no) 1994-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO318908B1 (no) Maling av en eller flere fysiske parametere
AU2010252746B2 (en) Optical sensor and method of use
CA2522447C (en) Optical wavelength interrogator
CN113218518B (zh) 基于集成光路的正弦-余弦光频率检测装置及其应用
US20140211202A1 (en) Optical fibre sensor interrogation system
NO324337B1 (no) Anordning for maling av optiske bolgelengder
EP0727640B1 (en) Optical distance measurement
US11619783B2 (en) Sine-cosine optical frequency detection devices for photonics integrated circuits and applications in LiDAR and other distributed optical sensing
CN108332785A (zh) 一种大规模光纤光栅传感器的测量装置和方法
CN111397851A (zh) 一种基于光频梳技术的ofdr多路光纤传感系统及方法
US20230236295A1 (en) Sine-cosine optical frequency detection devices for photonics integrated circuits and applications in lidar and other distributed optical sensing
Montero et al. Self-referenced optical networks for remote interrogation of quasi-distributed fiber-optic intensity sensors
CN109443403B (zh) 一种光纤efpi传感器解调装置
US6424420B1 (en) Measuring device for arrayed-waveguide diffraction grating
NO323869B1 (no) Anordning og fremgangsmate for trykkmaling
AU2015201357B2 (en) Optical sensor and method of use
KR102444123B1 (ko) 속도향상형 광주파수영역 반사측정 시스템 및 그 측정 방법
US20130038880A1 (en) Interrogation of wavelength-specific devices
JP2003232682A (ja) 光周波数計
JP2020176884A (ja) 物理量測定装置
Santos et al. Fiber Bragg Grating Interrogation Systems
JP2013515254A (ja) 複数の波長特定デバイスのインタロゲーション

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees