Компенсация шумов буксировки волоконно-оптической сейсмической косы с использованием вспомогательного интерферометра

Волков А.В., Годовова А.С., Дмитращенко П.Ю., Лавров В.С., Плотников М.Ю., Шарков И.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Дмитращенко П.Ю., Плотников М.Ю., Лавров В.С., Волков А.В., Шарков И.А., Годовова А.С. Компенсация шумов буксировки волоконно-оптической сейсмической косы с использованием вспомогательного интерферометра // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 9. С. 69–74. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-09-69-74

Dmitrashchenko P.Yu., Plotnikov M.Yu., Lavrov V.S., Volkov A.V., Sharkov I.A., Godovova A.S. Compensation of the towing noise of a fiber-optic streamer using an additional interferometer [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 9. P. 69–74. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-09-69-74

Ссылка на англоязычную версию:

P. Yu. Dmitrashchenko, M. Yu. Plotnikov, V. S. Lavrov, A. V. Volkov, I. A. Sharkov, and A. S. Godovova, "Compensation of the towing noise of a fiber-optic streamer using an additional interferometer," Journal of Optical Technology. 88(9), 532-535 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000532

Аннотация:

Одним из существенных факторов, оказывающих влияние на работу волоконно-оптических буксируемых сейсмических кос, являются шумы буксировки. Они обусловлены непостоянной скоростью судна-буксира и сопротивлением буев и плавучего якоря косы в процессе буксировки. В настоящей работе предлагается метод компенсации шумов буксировки волоконно-оптической буксируемой сейсмической косы. Метод заключатся в независимом измерении шумов буксировки с помощью вспомогательного интерферометра и вычитании его сигнала из сигналов с волоконно-оптических гидрофонов косы. Результаты экспериментальных исследований предлагаемого метода показывают, что шумы буксировки могут быть снижены до 70% в области частот от 0 до 40 Гц.

Ключевые слова:

волоконно-оптические буксируемые косы, интерферометрические измерения, шумы буксировки, компенсация шумов

Коды OCIS: 060.2370, 120.3180

Список источников:

1. Fiber optic sensors: An introduction for engineers and scientists / eds. by Udd E. and Spillman W.B. Hoboken, NJ, USA: Wiley, 2011. Р. 24–49.
2. Yin S., Ruffin P.B., Yu F.T.S. Fiber optic sensors, 2nd ed. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 2008.
3. Freitas J.M.D. Recent developments in seismic seabed oil reservoir monitoring applications using fiberoptic sensing networks // Meas. Sci. Technol. 2011. V. 22. № 5. P. 052001.
4. Zhang M., Ma X., Wang L., et al. Progress of optical fiber sensors and its application in harsh environment // Photonic Sensors. 2011. V. 1. P. 84–89.
5. Paulsson B.N.P., Toko J.L., Thornburg J.A., et al. A high-performance fiber optic seismic sensor system // Proc. 38th Workshop Geothermal Reservoir Eng. 2013. P. 8.
6. Kringlebotn J.T., Nakstad H., et al. Fibre optic ocean bottom seismic cable system: From innovation to commercial success // Proc. SPIE. 2009. V. 7503. Oct. P. 75037U.
7. Berg C., Langhammer J., and Nash P. Lifetime stability and reliability of fiber-optic seismic sensors for permanent reservoir monitoring // Proc. SEG Annu. Meeting Soc. Explor. Geophysicists. 2012. P. 1–5.
8. Nakstad H., Nakstad H., and Kringlebotn J.T. Realisation of a fullscale fibre optic ocean bottom seismic system // Proc. SPIE. 2008. V. 7004. May. P. 700436.
9. Kirkendall C., Barock T., Tveten A., et al. Fiber optic towed arrays // Appl. Opt. 2015. V. 54. P. F268–F285.
10. Souto F. Fibre optic towed array: The high-tech compact solution for naval warfare // Acoustics. 2013. November. P. 17–20.
11. Lavrov V.S., Plotnikov M.Y., Aksarin S.M., et al. Experimental investigation of the thin fiber-optic hydrophone array based on fiber Bragg gratings // Optical Fiber Technol. 2017. V. 34. P. 47–51.
12. Plotnikov M.Y., Lavrov V.S., Dmitraschenko Р., et al. Thin cable fiber-optic hydrophone array for passive acoustic surveillance applications // IEEE Sensors J. 2019. V. 19(9). Р. 3376–3382.
13. Stolkin R., Sutin A., Radhakrishnan S., et al. Feature based passive acoustic detection of underwater threats // Proc. SPIE. 2006. V. 6204. May. P. 620408.
14. Bick E.T., and Barock R.T. CENTURION harbor surveillance test bed / in Proc. OCEANS MTS // IEEE. 2005. V. 2. Sept. P. 1358–1363.
15. Meggitt D., Wilson J., and Warren D. Project Centurion: Installation of lightweight acoustic arrays in shallow water / in Proc. OCEANS MTS // IEEE. 2005. Sept. P. 1339–1344.
16. Borowski B., Sutin A., Roh H.S., et al. Passive acoustic threat detection in estuarine environments // Proc. SPIE. 2008. V. 6945. Apr. P. 694513.
17. Vlasov A.A., Plotnikov M.Y., Lavrov V.S., et al. The influence of a method of bracing a fiber-optical seismic streamer during towing on the parameters of its output signal // Instruments and Experimental Techniques. 2020. V. 63(4). P. 577–582.
18. Власов А.А., Алейник А.С., Плотников М.Ю. и др. Методы снижения механических шумовых воздействий при буксировке сейсмических кос с применением волоконных решеток Брэгга // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 4. С. 574–585.
19. Appling J. Vibration isolation module // Patent US 4628851A. 1986.
20. Reynier R., Malcor J.G., Moresco G., et al. Vibration damper for a towed body // Patent US 4762208. 1988.
21. Mcgavern S.A. Cable vibration damper // Patent US 2969416. 1961.
22. Miller H.A., Nichols C.S. Acoustic envelope having minimal vibration and flow induced noises // Patent US 4402069. 1983.
23. Гринченко В.Т., Макаренков А.П., Воскобойник В.А. Гидродинамические шумы вертикальной дрейфующей антенны и средства их снижения // Гидроакустический журнал. 2006. № 3. С. 17–24.

24. Власов А.А., Плотников М.Ю., Волков А.В. и др. Компенсация воздействия шумов окружающей среды на работу волоконно-оптического интерферометра //Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 9. С. 44–53.
25. Kersey A.D., Marrone M.J., and Davis M.A. Polarisation-insensitive fibre optic Michelson interferometer // Electron. Lett. 1991. V. 27. № 6. P. 518–520.
26. Vlasov A.A., Plotnikov M.Y., Volkovsky S.A., et al. Development of the passive vibroacoustic isolation system for the path matched differential interferometry-based fiber-optic sensors // Optical Fiber Technol. 2020. V. 57. Р. 102241.
27. Kozlov A.S., Ilichev I., and Shamray A. An integrated optical scheme for interrogation of interferometric fiber optic sensors // Proc. OPTO. 2009. P. 157–159.
28. Rissons A. and Mollier J.-C. The vertical-cavity surface emitting laser (VCSEL) and electrical access contribution / in Optoelectronics-Devices and Applications. Rijeka. Croatia: InTech, 2011. Р. 227–234.
29. Volkov A.V., Plotnikov M.Y., Mekhrengin M.V., et al. Phase modulation depth evaluation and correction technique for the PGC demodulation scheme in fiber-optic interferometric sensors // IEEE Sensors J. 2017. V. 17(13). Р. 4143–4150.
30. Christian T.R., Frank P.A., and Houston B.H. Real-time analog and digital demodulator for interferometric fiber optic sensors // Proc. SPIE. 1994. V. 2191. May. P. 324–336.
31. Liu Y., Wang L., Tian C., Zhang M., et al. Analysis and optimization of the PGC method in all digital demodulation systems // J. Lightwave Technol. 2008. V. 26(18). P. 3225–3233.