FOTAS ORQASIDAGI TEXNOLOGIYA

tarqatilgan akustik sensor platformasi

FOTAS: Tarqatilgan akustik sezishda ilg'or yechimlar

tarqatilgan akustik sensor (das) texnologiya akustik signallarni aniqlash uchun optik tolali kabellardan sensor sifatida foydalanadi. FOTAS bu texnologiyani lazerlar, optik tolali muhandislik va sun'iy intellekt bilan birlashtiradi.

Sun'iy intellekt DAS tomonidan to'plangan katta hajmdagi ma'lumotlarni tahlil qilish va sharhlashga yordam beradi. Bu tizimni xavfsizlik va infratuzilma monitoringi kabi sohalarda samarali qiladi.

Quyidagi bo'limlarda texnologiyaning qanday ishlashi tushuntiriladi, optik tolaning o'zidan boshlab lazerlar, taqsimlangan akustik sezgi va optik vaqt domeni reflektometriyasi orqali davom etadi.

sensor muhiti

Optik tola

Optik tola optikaning kichik sohasidir. Optika umuman yorug'lik sohasi bo'lsa-da, optik tola faqat shisha tolalar ichidagi optik hodisalar bilan bog'liq. "Optik tola" ip degan ma'noni anglatadi, shuning uchun optik tola yorug'likning ular orqali o'tishiga imkon beradigan shisha iplarni anglatadi.

Bugungi kunda telekommunikatsiya infratuzilmasining aksariyati optik tolali kabellarga asoslangan. Ular mis elektr kabellarining avlodlari - lekin agar elektr kabellari allaqachon mavjud bo'lgan bo'lsa, nima uchun buning o'rniga optik tolali kabellar ishlatiladi?

Ilgari standart telekommunikatsiya kabellari mis yoki boshqa o'tkazuvchan metallardan yasalgan. Bu kabellar elektronlarni bir uchidan ikkinchi uchiga o'tkazadi va boshqa qurilmalar yordamida bu tok qimmatli ma'lumotlarni uzatadi. Ushbu turdagi kabeldan avvalgi telefon liniyalari, keyin esa internet liniyalari qurilgan.

Uzatilgan ma'lumotlar hajmi oshgani sayin, tokka asoslangan kabellar yetishmay qoldi. 1990-yilda taxminan 2,6 million internet foydalanuvchisi bor edi; 2016-yilga kelib bu raqam 3,406 milliardga yetdi. An'anaviy elektr kabellari bu talabni qondira olmadi va optik tolalar ularning o'rnini egalladi.

nima uchun tola mis o'rnini bosdi

Optik tolali kabel va mis kabel

Optik tolali kabellar mis kabellarga qaraganda ancha ko'p ma'lumotlarni uzatishi mumkin - farq taxminan 10 dan 1000 martagacha. Sig'im optik tolalarni oldinga olib chiqadi, ammo afzalliklari shu bilan tugamaydi.

10–1000×

Uzatish sig'imi

Optik tolali kabel shunga o'xshash o'lchamdagi mis o'tkazgichga qaraganda ancha ko'p ma'lumotlarni uzatadi.

minimal

Ma'lumotlar yo'qotilishi

Optik uzatish kuchaytirish talab qilinmasdan oldin signal sifatini ancha uzoq masofalarga saqlaydi.

yorug'lik

Uzatish tezligi

Ma'lumotlar metall o'tkazgichdagi elektronlar tomonidan emas, balki shisha yadro orqali o'tadigan fotonlar tomonidan uzatiladi.

immune

EMI qarshiligi

Yengil va bardoshli kabellar tashqi yo'nalishlarda elektromagnit shovqinlardan ta'sirlanmaydi.

optik tolali kabel konstruksiyasi: yadro, qoplama va qoplama qatlamlari — optik tolali kabel konstruksiyasi: yadro, qoplama va himoya qoplama qatlamlari.

Optik tolali kabelning asosiy komponenti optik tolaning o'zi. Optik tolalar shisha yoki shunga o'xshash materiallardan yasalgan va ularning maqsadi yorug'likni tashishdir - shuning uchun material shaffof bo'lishi kerak. Kabelda harakatlanadigan yorug'lik lazer qurilmalari tomonidan ishlab chiqariladi.

Shaffoflikdan tashqari, material bardoshli, egiluvchan, arzon va ishlab chiqarish oson bo'lishi kerak. Shisha diametri 9 mikrometr bo'lganligi sababli hayratlanarli darajada egiluvchan va insoniyat u bilan minglab yillik sanoat va hunarmandchilik tajribasiga ega. Shisha bo'lagi balandlikdan tortib olinadi va yadro taxminan 9 mikrometrga yetguncha yupqalashib, qayta ishlanadi.

Optik tolali kabel faqat shisha yadrodan iborat emas. Himoyalanmagan yadro orqali tarqaladigan yorug'lik tasodifiy yo'nalishlarda tarqaladi, shuning uchun maqsadli joyga minimal yo'qotish bilan yetib borish uchun to'lqin yo'naltiruvchi va himoya qatlamlari kerak.

yadro fotonlar aslida o'tadigan, taxminan 9 mikrometr diametrli shaffof shisha markazi.

qoplama yadroga qaraganda pastroq sinish ko'rsatkichiga ega qoplama, yorug'likning yadro ichida tarqalishini ta'minlaydigan to'lqin yo'naltiruvchisini hosil qiladi.

qoplama qoplamaga qo'llaniladigan himoya qatlamlari. Maxsus maqsadlar uchun bularga ultrabinafsha va radiatsiyadan himoya qilish kiradi, bu esa transatlantik yo'llarni ham o'z ichiga olgan holda istalgan joyga joylashtirish imkonini beradi.

yorug'lik tarqalishi

Fotonlar optik tola ichida qanday harakatlanadi

Yorug'lik yadro ichida harakatlanadi va yo'lda tola devorlaridan sakrab chiqadi. Optik tolali kabellar yorug'lik nurlari tashqariga tarqalmasligi uchun mo'ljallangan - shunga qaramay, ularning ba'zilari chiqib ketadi. Bu hodisa optik yo'qotish deb ataladi.

Yorug'likning sakrashini va kabel ichida qolishini ta'minlaydigan fizik qonun Snell qonunidir. Yorug'lik kabel ichida sakrab turganda yo'qotishsiz qolsa, bu hodisa Total Internal Reflection deb ataladi.

snell qonuni yadro va qoplama orasidagi chegarada sinishini boshqaradi, yorug'likni yadroga qaytaradi.

to'liq ichki aks ettirish yorug'likni uzoq masofalarga minimal yo'qotish bilan tola bo'ylab yo'naltiradi.

optik yo'qotish impuls tarqalishi paytida chiqib ketadigan yoki so'riladigan yorug'likning kichik qismi.

fotonlarning to'liq ichki aks ettirish orqali optik tola ichida qanday harakatlanishi

yorug'lik manbai

Lazer

"Lazer" so'zi "Radiatsiyani stimulyatsiya qilish orqali yorug'likni kuchaytirish" ning qisqartmasi. DAS tizimlari va boshqa ko'plab tizimlar lazer texnologiyasiga tayanadi. FOTAS tizimi kirish ma'lumotlarini olish uchun lazer nuridan foydalanadi: lazer nuri optik tolali kabel bo'ylab harakatlanadi va uning ichiga sochiladi va sochilgan yorug'lik OTDR bloki tomonidan to'planadi.

Lazer oddiy yorug'lik manbasiga o'xshab ko'rinishi mumkin, ammo u undan uzoqda. Lazer nuri kollimatsiyalangan, kogerent va qutblangan - bu faza-OTDR va FOTASni mumkin qiladigan uchta xususiyat.

oddiy yorug'lik bilan taqqoslaganda kogerent lazer nuri

Kollimatsiyalangan yorug'lik

Barcha lazer nurlari parallel va bir yo'nalishda. Ular kesishmasdan bir yo'nalishda harakatlanadi, shuning uchun maqsadli joyga borishda deyarli hech qanday quvvat yo'qolmaydi.

Divvergensiya hali ham mavjud, ammo u lampochka yoki LED bilan solishtirganda juda kichik - bu uzoq masofalarni aniqlash imkonini beradi.

Kogerentlik va faza

Lazerdagi fotonlar bir xil faza, yo'nalish va qutblanishga ega. "Faza" yunoncha ko'rinish so'zidan kelib chiqqan, shuning uchun fazalar farqi bir to'lqin boshqasidan oldinda yoki orqada harakatlanishini anglatadi.

Teng faza energiyani jamlaydi - xuddi ko'plab kuchsiz bolg'a zarbalarini bitta samarali zarbaga birlashtirish kabi. Fazalar tengligi Phase-OTDR va FOTAS ning ishlashiga imkon beradi.

tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar tebranadigan elektromagnit to'lqinlar

Qutblanish

Qutblanish to'lqin tebranishlarining uning tarqalishiga nisbatan aniq yo'nalishga ega ekanligini anglatadi. Elektromagnit to'lqinlar - bu elektr va magnit maydonlari harakat yo'nalishiga perpendikulyar tebranadigan ko'ndalang to'lqinlar.

Qutblanish yo'nalishi elektr maydoniga parallel ravishda belgilanadi. Kundalik tanish misol - bu 3D ko'zoynaklar, bu yerda boshingizni aylantirish sezilgan yorqinlikni o'zgartiradi.

Lazer qanday ishlaydi

Lazerlar stimulyatsiya qilingan emissiya asosida ishlaydi. Atomlar o'z elektronlari uchun kvantlangan energiya darajalariga ega - darajalar diskret qiymatlarda mavjud. Elektronlar pastroq darajalarda qolishga moyil, lekin ular energiyani yutganda yuqori darajalarga o'tadilar.

Yuqori energiya darajalari energetik jihatdan barqaror bo'lmaganligi sababli, elektronlar qo'shimcha energiya chiqaradi va pastga tushadi. Ko'pincha bu o'z-o'zidan sodir bo'ladi, bu o'z-o'zidan emissiya deb ataladi.

Lazerda bu emissiya boshqariladi, shunda emissiyalar stimulyatsiya qilinadi. Foton allaqachon qo'zg'atilgan elektron tomonidan yutilganda, elektron ikkita bir xil foton chiqaradi. Bu fotonlar boshqa elektronlar tomonidan yutiladi, ular esa ko'proq emissiya chiqaradi - lazerning asosiy ish printsipi.

tolani sensorga aylantirish

Tarqatilgan akustik sezish

Tarqatilgan akustik sezish (DAS) - bu akustik signallarni aniqlaydigan texnologiya. Materiallar orqali o'tadigan kuch u o'tadigan muhitda - havo, tuproq, suv va boshqalarda bosim siljishlariga olib keladi. Bu siljish hodisalari akustik to'lqinlar deb ataladi va tovush to'lqinlari ularning eng keng tarqalgan namunasidir.

Bir nuqtali sensorlar signallarni faqat bitta joyda, masalan, igna uchida aniqlaydi. Tarqatilgan sensorlarda esa, aksincha, sezish tuzilishi uzluksizdir. FOTAS taqsimlangan akustik sezish uchun optik tolali kabellardan foydalanadi: kabelda tarqaladigan yorug'lik to'lqinlari akustik to'lqinlar ta'sirida bo'ladi va ta'sirlangan yorug'lik Optik Vaqt Domen Reflektometriyasi (OTDR) kabi qurilmalar tomonidan aniqlanadi.

optik tolali yo'nalish bo'ylab taqsimlangan akustik sezgirlik texnologiyasi — tarqaltirilgan akustik sezgirlik tolali optik yo'nalishni o'lchash nuqtalarining uzluksiz chizig'iga aylantiradi.

Tarqalgan akustik sezish maqsadli chegaralar bo'ylab cho'zilgan optik tolali kabellar orqali real vaqt rejimida nazorat va o'lchovlarni amalga oshiradigan optoelektronik mahsulotlar tizimini anglatadi.

FOTAS texnologiyasini tushunishning eng asosiy usuli - kimdir yugurish yo'lagida yurganini tasavvur qilishdir. Ular kamar yo'nalishiga qarshi harakatlanayotganda, tovush to'lqinlari ularning atrofida tarqaladi. Muayyan masofadagi kimdir real vaqt rejimida monitoring orqali odam yugurish yo'lagida ekanligini tushunishi mumkin - hatto bir xonada bo'lmasdan ham.

Bu jarayon davomida akustik signallar optik tolali kabel bo'ylab har bir nuqtada o'lchanadi. Belgilangan nuqtalarda o'lchaydigan sensorlardan farqli o'laroq, DAS tizimi kabelning o'zini sensor sifatida ishlatadi. Boshqacha qilib aytganda, taqsimlangan akustik sensor optik tolali kabelni mikrofonlarga aylantiradi.

izolyatsiya qilingan o'lchovlar

Bitta nuqtali sensorlar

Aniqlash faqat jismoniy sensor joylashtirilgan joyda sodir bo'ladi.

Har bir qurilma uchun bitta aniqlash nuqtasi
Sensorlar orasidagi kuzatuvsiz bo'shliqlar
Ko'proq dala qurilmalari va ulanishlar
Uzoq yo'nalishlar bo'ylab cheklangan ko'rinish

uzluksiz sezish

FOTAS Tarqalgan Sensor

Sensor tuzilishi butun o'rnatilgan tolali yo'nalish bo'ylab uzluksizdir.

Kabelning har bir nuqtasida o'lchash
Kabelning o'zi sensor vazifasini bajaradi
Yo'nalish bo'ylab real vaqt rejimida monitoring
Tola bo'ylab hodisalarni lokalizatsiya qilish

o'lchash va tavsiflash

Optik vaqt domeni reflektometriyasi

Optik vaqt domeni reflektometriyasi optik tolali kabellarning ko'plab xususiyatlarini tavsiflash uchun ishlatiladigan o'lchov usuli hisoblanadi. U asosan kabel holatini baholash va muammolarni aniqlash uchun ishlatiladi: agar tolada uzatish bilan bog'liq biron bir muammo bo'lsa, OTDR uni topishi mumkin.

Eng keng tarqalgan foydalanish uzilishlarni aniqlashdir. Optik tolali kabellar kuchaytirishdan oldin taxminan yuz kilometr davomida ma'lumotlarni uzatishi mumkin, shuning uchun har bir nuqtani qo'lda tekshirish deyarli imkonsiz bo'ladi. Kabelni uzoqdan tekshiradigan qurilma bo'lishi kerak - bu OTDRning maqsadi.

OTDR nima?

OTDR yorug'lik impulslarini tolaga yuboradi va orqaga sochilgan yorug'likning amplitudasini o'lchaydi. Vaqt farqidan u tola uzunligini hisoblaydi va amplituda yo'qotishidan kabel bo'ylab umumiy yo'qotishlarni, sinish nuqtalarini va boshqa ta'sirlarni aniqlaydi.

Orqaga sochilgan yorug'likning amplitudasi har doim tola ichidagi aralashmalar va yorug'lik-zarracha o'zaro ta'siri tufayli yo'nalish bo'ylab pasayadi. Bu pasayishdan OTDR elektr tokining qarshiligiga o'xshash yo'qotish koeffitsientini oladi. Ushbu ish printsipi tolaning uzilganligini yoki boshqa yo'qotish keltirib chiqaradigan ta'sirga duchor bo'lganligini aniqlaydi.

O'lchov kabel bo'ylab qanchalik uzoq bo'lsa, sochilgan amplituda shunchalik zaiflashadi. Qurilma vaqt farqini ham qayd etadi, shuning uchun muammoning joylashuvini aniqlash va tashxislash mumkin.

tola bo'ylab orqaga sochilgan yorug'lik amplitudasini ko'rsatuvchi otdr iz tahlili

maydon o'lchash qurilmasi

VIAVI MTS-2000 OTDR

Joylashuvning yuqori qismida ikkita ulanish porti joylashgan: biri ko'p rejimli optik tolali kabellar uchun, ikkinchisi esa bitta rejimli kabellar uchun. To'g'ri o'lchovlar uchun kabel to'g'ri portga ulangan bo'lishi kerak, chunki turli kabellar turli to'lqin uzunliklaridan foydalanishi mumkin.

Optik tola ulangandan so'ng, OTDR kabelga lazer impulsini yuboradi, impuls harakatlanadi va orqaga sochiladi va qurilma orqaga sochilgan yorug'likning xususiyatlarini o'lchaydi.

OTDR nimani aniqlay oladi

tola uzilishi

tolaning egilishi

birikma yo'qolishi

ulagichning yo'qolishi

yamoq paneli joylashuvi

aks ettirish

o'qishni davom ettirish

Texnologik resurslar va yechimlar

texnologiya qo'llanmasi dts va das qanday ishlaydi

mahsulot fotas das

mahsulot fotas yaxlitligi

yuklab olishlar maʼlumotlar jadvallari va broshyuralar