en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2020-87-09-44-53
УДК: 681.787+628.517+681.7.068
Компенсация воздействия шумов окружающей среды на работу волоконно-оптического интерферометра
Полный текст «Оптического журнала»
Полный текст на elibrary.ru
Публикация в Journal of Optical Technology
Власов А.А., Плотников М.Ю., Волков А.В., Лавров В.С., Шарков И.А., Алейник А.С. Компенсация воздействия шумов окружающей среды на работу волоконно-оптического интерферометра // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 9. С. 44–53. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-09-44-53
Vlasov A.A., Plotnikov M.Yu., Volkov A.V., Lavrov V.S., Sharkov I.A., Aleinik A.S. Compensating the influence of background noise on the operation of a fiber-optic interferometer. 2020. V. 87. № 9. P. 44–53. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-09-44-53
A. A. Vlasov, M. Yu. Plotnikov, A. V. Volkov, V. S. Lavrov, I. A. Sharkov, and A. S. Aleinik, "Compensating the influence of background noise on the operation of a fiber-optic interferometer," Journal of Optical Technology. 87(9), 535-541 (2020). https://doi.org/10.1364/JOT.87.000535
Представлены результаты экспериментальной проверки эффективности способа компенсации воздействия шумов окружающей среды на работу волоконно-оптического компенсационного интерферометра в составе буксируемой гидроакустической косы. Принцип действия компенсации заключается в регистрации отдельного фазового сигнала, наведенного шумовым воздействием на плечи интерферометра, и вычитании его из выходного фазового сигнала интерферометра, для этого в конструкцию измерительной системы вводится дополнительный опорный датчик, изолированный от внешних воздействий. Эффективность шумоподавления при применении предложенного способа компенсации составляет –14,73 дБ. Данный результат может существенно снизить уровень шумов измерительных систем на основе волоконно-оптических фазовых датчиков и интерферометров при работе в реальных условиях.
волоконно-оптические датчики, волоконно-оптические интерферометры, компенсационный интерферометр, шум окружающей среды, шумоподавление, защита от шума
Коды OCIS: 120.3180, 120.7280, 280.4788, 060.2370, 170.1065, 230.1040
Список источников:1. Kersey A.D., Dandridge A., Davis A.R., et al. 64-element time-division multiplexed interferometric sensor array with EDFA telemetry // Optical Fiber Commun. Conf. 1996. OSA.
2. Cranch G.A., Kirkendall C.K., Daley K., et al. Large-scale remotely pumped and interrogated fiber-optic interferometric sensor array // IEEE Photonics Technol. Lett. 2003. V. 15. № 11. P. 1579–1581.
3. Liao Y., Austin E., Nash P.J., et al. Highly scalable amplified hybrid TDM/DWDM array architecture for interferometric fiber-optic sensor systems // J. Lightwave Technol. 2013. V. 31. № 6. P. 882–888.
4. Cusano A., Cutolo A., Albert J. Fiber Bragg grating sensors: Recent advancements, industrial applications and market exploitation. Sharjah: Bentham Science Publishers, 2011. 322 р.
5. Udd E., Spillman Jr.W.B. Fiber optic sensors: an introduction for engineers and scientists. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2011. 575 p.
6. Cole J.H., Kirkendall C., Dandridge A., et al. Twenty-five years of interferometric fiber optic acoustic sensors at the Naval Research Laboratory // J. Washington Academy of Sci. 2004. P. 40–57
7. Kirkendall C.K., Dandridge A. Overview of high performance fibre-optic sensing // J. Phys. D: Appl. Phys. 2004. V. 37. № 18. P. R197.
8. Pallayil V. Ceramic and fibre optic hydrophone as sensors for lightweight arrays — A comparative study // OCEANS 2017-Anchorage. 2017. P. 1–13.
9. Lefevre H.C. The fiber-optic gyroscope. London: Artech house, 2014. 489 p.
10. Smolovik M.A., Pogorelaya D.A., Vlasov A.A., et al. The study of mechanical resonances of the phase electro-optic modulator based on LiNbO3 for noise reduction of fiber-optic gyroscope // J. Phys.: Conf. Ser. V. 1124. № 6. P. 061002.
11. Vostrikov E., Kikilich N., Zalesskaya Y., et al. Stabilisation of central wavelength of erbium-doped fibre source as part of high-accuracy FOG // IET Optoelectronics. 2020.
12. Aleinik A.S., Deineka I.G., Smolovik M.A., et al. Compensation of excess RIN in fiber-optic gyro // Gyroscopy and Navigation. 2016. V. 7. № 3. P. 214–222.
13. Богоявленский В.И. Перспективы и проблемы освоения месторождений нефти и газа шельфа Арктики // Бурение и нефть. 2012. № 11. С. 4–9.
14. Лаверов Н.П., Рослов Ю.В., Лобковский Л.И. и др. Перспективы донной сейсморазведки в Российской Федерации // Арктика: экология и экономика. 2011. № 4. С. 4–13.
15. Лысак С.В. Стратегия повышения конкурентоспособности российских предприятий морской сейсморазведки на мировом рынке // Автореф. канд. дис. СПб: Горный университет, 2014. 28 c.
16. Souto F. Fibre optic towed array: The high tech compact solution for naval warfare // Proc. Acoustics. 2013. V. 2013. P. 17–20.
17. Maas S.J., Buchan I. Fiber optic 4C seabed cable for permanent reservoir monitoring // 2007 Symp. Underwater Technol. and Workshop on Scientific Use of Submarine Cables and Related Technol. 2007. P. 411–414.
18. Beverini N., Firpi S., Guerrini P., et al. Fiber laser hydrophone for underwater acoustic surveillance and marine mammals monitoring // LAT 2010: Internat. Conf. Lasers, Applications, and Technol. 2011. V. 7994. P. 79941D.
19. Plotnikov M.Y., Lavrov V.S., Dmitraschenko P.Y., et al. Thin cable fiber-optic hydrophone array for passive acoustic surveillance applications // IEEE Sensors J. 2019. V. 19. № 9. Р. 3376–3382.
20. Vlasov A.A., Aleynik A.S., Plotnikov M.Yu., et al. Methods of mechanical noise impact suppression during streamer towing process using fiber Bragg gratings // Scientific and Technical J. Inform. Technologies, Mechanics and Optics. 2019. V. 19. № 4. P. 574–585.
21. Vlasov A.A., Plotnikov M.Yu., 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. 581–586.
22. McMahon G.W., Cielo P.G. Fiber optic hydrophone sensitivity for different sensor configurations // Appl. Opt. 1979. V. 18. № 22. P. 3720–3722.
23. Vlasov A.A., Aleynik A.S., Shuklin P.A., et al. Ultrasound detection by applying fiber Bragg gratings // Scientific and Technical J. Inform. Technologies, Mechanics and Optics. 2019. V. 19 № 5. P. 809–817.
24. 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. P. 4143–4150.
25. Varlamov A.V., Plotnikov M.Y., Aleinik A.S., et al. Acoustic vibrations in integrated electro-optic modulators on substrates of lithium niobite // Technical Phys. Lett. 2017. V. 43. № 11. P. 994–997.
26. Varlamov A.V., Kulikov A.V., Strigalev V.E., et al. Determination of optical losses at fibers joining with different modefield diameter // Scientific and Technical J. Inform. Technol., Mechanics and Optics. 2013. V. 13. № 2. P. 23–26.
27. Plotnikov M.J., Kulikov A.V., Strigalev V.E., et al. Dynamic range analysis of the phase generated carrier demodulation technique // Advances in Optical Technol. 2014. V. 2014.
28. Hocker G.B. Fiber-optic sensing of pressure and temperature // Appl. Opt. 1979. V. 18. № 9. P. 1445–1448.
29. Vlasov A.A., Varlamov A.V., Ashirov A.N., et al. Research on the influence of the degree of acoustic sealing of acoustically conditioned sound protective cases of fiber-optic interferometers on their characteristics // Instruments and Experimental Techniques. 2020. V. 63. № 4. P. 506–510.
30. Vlasov A.A., Plotnikov M.Yu., Ashirov A.N., et al. An experimental setup for acoustic research of the components of fiber-optic measuring systems // Instruments and Experimental Techniques. 2020. V. 63. № 4. P. 498–505.
31. Smith S. Digital signal processing: A practical guide for engineers and scientists. Elsevier, 2013. 672 p.
32. Lagakos N., Bus I.J., Col J.H., et al. Acoustic desensitization of single-mode fibers utilizing nickel coating. // Opt. Lett. 1982. V. 7. № 9. P. 460–462.
33. Yang Y.C., Lee H.L., Chou H.M. Elasto-optics in double-coated optical fibers induced by axial strain and hydrostatic pressure // Appl. Оpt. 2002. V. 41. № 10. P. 1989–1994.
34. Lagakos N., Hickman T.R., Col J.H., et al. Optical fibers with reduced pressure sensitivity // Opt. Lett. 1981. V. 6. № 9. P. 443–445.
35. Vlasov A.A., Aleinik A.S., Ashirov A.N., et al. Fiber optic cables with high acoustic insulation // Technical Phys. Lett. 2019. V. 45. № 8. P. 769–772.
36. Vlasov A.A., Plotnikov M.Y., Aleinik A.S., et al. Methods for acoustic desensitization of fiber optic interferometer // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1326. № 1. P. 012010.
37. Vlasov A.A., Plotnikov M.Y., Ashirov A.N., et al. The method for protection of sensitive fiber optic components from environmental noise and vibration impacts // 2019 IEEE Internat. Conf. Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). 2019. P. 305–307.
38. Poulsen C.V., Hansen L.V., Sigmund O., et al. Articles comprising an optical fibre with a fibre Bragg grating and methods of their production // Патент США 7809029. 2010.
39. Vlasov A.A., Plotnikov M.Yu., 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. P. 102241.
40. Cielo P.G. Fiber optic hydrophone: Improved strain configuration and environmental noise protection // Appl. Opt. 1979. V. 18. № 17. P. 2933–2937.
41. Waagaard O.H., Rønnekleiv E., Forbord S., et al. Suppression of cable induced noise in an interferometric sensor syste // 20th Internat. Conf. Optical Fibre Sensors. 2009. V. 7503. P. 75034Q.
42. Baney D.M., Van Wiggeren G.D., Motamedi A. Vibration noise mitigation in an interferometric system // Патент США 6825934. 2004.
43. Иванов Н.И., Шашурин А.Е. Защита от шума и вибрации. СПб: Печатный цех, 2019. 284 с.