Оптоволоконная система для аварийно-защитного раннего предупреждения

(51) 17 5/02 (2006.01) 01 5/353 (2006.01) 01 9/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ поляризации (202) соединен последовательно между лазером (101) и первым демультиплексором многоканальной системы(203). Первый демультиплексор многоканальной системы (203) соединен со вторым демультиплексором многоканальной системы (204) через три нити оптических волокон (1, 2, 3) соответственно, а три нити оптических волокон (1, 2, 3) уложены в одном канале с трубопроводом. Волоконно-оптический интерферометр состоит из двух демультиплексоров многоканальных систем (203, 204) и двух нитей оптических волокон (1, 2). Первый демультиплексор многоканальной системы (203) соединен с двумя фотоэлектрическими датчиками (309, 310), а выходы двух фотоэлектрических датчиков (309,310) подключены к двум аналого-цифровым преобразователям АЦП (312, 313) соответственно. Выходы двух АЦП (312, 313) подсоединены к цепи обработки фотоэлектрического сигнала (311) соответственно, и один выход цепи обработки фотоэлектрического сигнала (311) соединен с контроллером поляризации (201), а выход контроллера поляризации (201) соединен с модулятором поляризации (202) и подключен к фазовому модулятору (206), который соединен с первым пучком оптического волокна (1), а другой выход цепи обработки фотоэлектрического сигнала(311) соединен с фазовым контроллером (205), и выход фазового контроллера (205) соединен с фазовым модулятором (206), который соединен со второй нитью оптического волокна (2).(73) ЧАЙНА НАШЭНЛ ПИТРОУЛИЭМ КОРПОРЕЙШН (С) ЧАЙНА ПИТРОУЛИЭМ ПАЙПЛАЙН БЬЮРОУ(74) Болотов Юрий Альбертович Кульжамбекова Сауле Даниаровна Шатрова Елена Геннадьевна Бутабаева Джаннета Жалоловна(54) ОПТОВОЛОКОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АВАРИЙНО-ЗАЩИТНОГО РАННЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ(57) Оптоволоконная система для аварийнозащитного раннего предупреждения включает в себя устройства контроля фазового замирания и контроля поляризационного замирания или же контроля фазового замирания или контроля поляризационного замирания. Модулятор 24038 Настоящее изобретение относится к оптоволоконным контрольным системам для аварийно-защитного раннего предупреждения на подземных трубопроводах, сооружениях или других важных объектах и территориях. В частности,данное изобретение относится к оптоволоконной контрольной системе для аварийно-защитного раннего предупреждения, включая контроль фазового замирания и контроль поляризационного замирания или контроль фазового замирания или контроль поляризационного замирания. Уровень техники Что касается таких веществ, как сырая нефть,природный газ, нефть, необработанный шлам, вода и т.п., то их перекачка по трубопроводу является безопасным,экономичным и эффективным способом транспортировки, что немаловажно при транспортировке воспламеняющихся,взрывоопасных и дорогостоящих энергетических веществ. Сырая нефть, очищенная нефть и природный газ, перекачиваемые по трубопроводам,имеют не только коммерческую ценность, но и представляют собой воспламеняющиеся и взрывоопасные вещества, которые в случае утечки на трубопроводе скорее всего станут причиной возгорания или взрыва на участке утечки, что повлияет не только на производительность трубопроводного транспорта, приводя к огромному экономическому ущербу, но и будет угрожать собственности и жизнедеятельности людей,находящихся в районе аварии, а также нанесет вред окружающей экологической обстановке, который будет трудно оценить. Одновременно с развитием индустрии трубопроводного транспорта методы текущего контроля для безопасности трубопроводного транспорта также постоянно развиваются. На настоящий момент для обеспечения безопасности транспортировки по трубопроводу главным образом используются два метода контроля. Первый - это метод контроля утечек в трубопроводе, так называемый метод определения гидродинамического состояния трубопровода и вспомогательный метод контроля температуры и напряжения оптического волокна. Используя метод определения гидродинамического состояния трубопровода в режиме реального времени собирают сигналы, такие как интенсивность потока,температура и напряжение текучей среды в трубопроводе, что позволяет определить наличие и местоположение утечек на трубопроводе. Однако такой метод ограничивается свойствами текучей среды,способами транспортировки и функциональными возможностями контрольной аппаратуры,что приводят к снижению чувствительности и точности определения мест контроля утечек на трубопроводе. К таким методам относятся метод градиента давления, метод волны отрицательного давления и метод уравновешивания потока. При помощи вспомогательного метода контроля температуры и напряжения оптического волокна можно в режиме реального времени собирать данные о влиянии температуры и ударного 2 напряжения текучей среды утечки на трубопроводе на оптическом волокне, используя нелинейные свойства оптического волокна (эффект Рамана и эффект Бриллюэна) для определения места утечки,однако,подобные методы ограничиваются конструкцией волоконно-оптического кабеля и расстоянием между волоконно-оптическим кабелем и местом утечки, что сказывается на результатах контроля. Второй метод это метод профилактического контроля, осуществляемого до повреждения трубопровода, а именно метод раннего предупреждения повреждений трубопровода, в настоящее время применяется такой способ как испытание поверхностной акустической волной, который строится на принципе распространения акустических волн по трубопроводам и подразумевает установку активных датчиков с шагом 1 км, сбор акустических сигналов вдоль трубопровода для последующего анализа и определения типа аварийной ситуации для раннего предупреждения повреждения трубопровода. Однако каждый датчик необходимо оборудовать источниками питания и аппаратами связи,что приводит к увеличению капиталовложений и стоимости технического обслуживания устройств, к тому же подобное оборудование подвержено поломкам, что не позволяет его использовать в нормальных(штатных) условиях эксплуатации. Принимая во внимание проблемы, связанные с существующими методами контроля безопасности трубопровода, в патенте Австралии предложен волоконно-оптический интерферометр МахаЦендера,который,воспринимает вибрации,используя оптические волокна. Это изобретение является крупным достижением в области аварийнозащитного раннего предупреждения у протяженного, или отдаленного, или имеющего большую поверхность объекта. Однако недостаток этого изобретения заключается в нестабильности системы оптического пути, что приводит к бланкированию (подавлению) сигнала вследствие фазового замирания и поляризационного замирания и требует больших усилий для эффективной работы системы. Сущность изобретения Задачей настоящего изобретения является разработка волоконно-оптической системы для аварийно-защитного раннего предупреждения,действие которой основано на принципе работы двухлучевого волоконно-оптического интерферометра Маха-Цендера, использующего метод контроля фазового замирания и контроля поляризационного замирания или же метод контроля поляризационного замирания или метод контроля фазового замирания. Данное изобретение позволит избежать подавления сигнала, вследствие фазового замирания и поляризационного замирания,или же фазового замирания или поляризации, а также сформировать оптический путь, в котором два синхронизированных интерференцией модулированных лазером сигнала, имеющие стабильную фазу и стабильное состояние 24038 поляризации, проходят в интерферометре в противоположном направлении относительно друг друга и улавливаются с двух сторон интерферометра. Система контроля фазового замирания и поляризационного замирания в соответствии с настоящим изобретением включает лазер 101 и волоконно-оптический интерферометр МахаЦендера, состоящий из трех нитей оптических волокон 1, 2, 3, укладываемых в одном канале с трубопроводом или прокладываемых под землей по периметру сооружений,демультиплексора многоканальной системы 203 и демультиплексора многоканальной системы 204, отличие между которыми показано на фиг.1,модулятор поляризации 202, соединенный посредством оптических волокон последовательно с лазером 101 и демультиплексором многоканальной системы 203,демультиплексор многоканальной системы 203,присоединенный тремя нитями оптических волокон 1, 2 и 3 соответственно к демультиплексору многоканальной системы 204. Волоконнооптический интерферометр Маха-Цендера включает в себя демультиплексор многоканальной системы 203, демультиплексор многоканальной системы 204,оптическое волокно 1 и оптическое волокно 2,демультиплексор многоканальной системы 203 соединен с фотоэлектрическим датчиком 309 и фотоэлектрическим датчиком 310 двумя нитями оптических волокон соответственно, выходы фотоэлектрического датчика 309 и фотоэлектрического датчика 310 электрически связаны с аналого-цифровыми преобразователями(далее АЦП) 312 и АЦП 313 соответственно,выходы АЦП 312 и АЦП 313 подключены к цепи обработки фотоэлектрического сигнала 311, один выход цепи обработки фотоэлектрического сигнала 311 соединен с контроллером поляризации 201, а выходы контроллера поляризации 201 соединены с модулятором поляризации 202 и фазовым модулятором 206,который соединен последовательно с оптическим волокном 1 или оптическим волокном 2, другой выход цепи формирования фотосигнала 311 соединен с фазовым контроллером 205, а выход фазового контроллера 205 соединен с фазовым модулятором 206, который соединен последовательно с оптическим волокном 2 или оптическим волокном 1 фазовый контроллер 205, цепь обработки фотоэлектрического сигнала 311 и фазовый модулятор 206 вместе образуют управляющий элемент фазового замирания с обратной связью так, что разность фаз между двумя интерференционными оптическими волнами,передаваемыми на волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера, стабилизируется при заданном фазовом параметре контроллер поляризации 201, модулятор поляризации 202,фазовый модулятор 206 и цепь обработки фотоэлектрического сигнала 311 составляют замкнутую цепь контроля поляризационного замирания таким образом, что разница состояния поляризации между двумя интерференционными оптическими волнами,передаваемыми на волоконно-оптический интерферометр МахаЦендера, стабилизируется при заданном значении степени. На Фиг. 2 показана электрическая принципиальная схема совмещенного контроля фазового замирания и поляризационного замирания,где модулятор поляризации 202 последовательно соединен оптическими волокнами между лазером 101 и демультиплексором многоканальной системы 203, демультиплексор многоканальной системы 203 подключен через оптические волокна к двум оптическим входам цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1, имеющей два входа/выхода (далее - В/В), два электрических выхода цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 подключены к входу узла контроллера поляризации 201-1 и к В/В фазового контроллера 205-1 соответственно, выход узла контроллера поляризации 201-1 соединен с входом контроллера поляризации 201-2, выход контроллера поляризации 201-2 соединен с входом модулятора поляризации 202 и входом фазового модулятора 206, выход узла контроля фазы 205-1 соединен с входом фазового контроллера 205-2, выход фазового контроллера 205-2 соединен с входом другого фазового модулятора 206. В этой принципиальной электрической схеме цепь обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 выполняет функцию двух фотоэлектрических датчиков 309 и 310, АЦП 312, АЦП 313 и цепь обработки фотоэлектрического сигнала 311, узел контроля поляризации 201-1 и контроллер поляризации 2012 выполняют функцию контроллера поляризации 201, узел фазового контроля 205-1 и фазовый контроллер 205-2 выполняют функцию фазового контроллера 205. Контроль поляризационного замирания в данном изобретении можно осуществлять дополнительно используя решение, показанное на фиг.3, где лазер 101 соединен с поляризационным скремблером 410 через оптическое волокно, а затем подключен к демультиплексору многоканальной системы 203 через оптическое волокно, демультиплексор многоканальной системы 203, присоединенный к демультиплексору многоканальной системы 204 и трем нитям оптических волокон 1, 2, 3, образуют волоконно-оптический интерферометр МахаЦендера, демультиплексор многоканальной системы 203 соединен с поляризационными анализаторами 412 и 413 через оптические волокна соответственно,поляризационные анализаторы 412 и 413 присоединены к поляризационным датчикам 407 и 408 соответственно, а затем подключены к цепи обработки сигналов 411 посредством проводов для передачи электрических сигналов, выход цепи обработки сигналов 411 соединен с контроллером поляризации 201, контроллер поляризации 201 электрически соединен с модулятором поляризации 202 и через оптическое волокно подключен к фазовому модулятору 206,соединенному последовательно между оптическим волокном 1 или оптическим волокном 2. 3 24038 На фиг. 4 показана схема электрическая принципиальная данного решения, на которой лазер 101 соединен с входом поляризационного скремблера 410 через оптическое волокно, затем выход поляризационного скремблера 410 подключен к демультиплексору многоканальной системы 203 волоконно-оптического интерферометра через оптическое волокно, а демультиплексор многоканальной системы 203 соединен оптическими волокнами с входами поляризационных анализаторов 412 и 413 соответственно,выходы поляризационных анализаторов 412 и 413 подключены к входам поляризационных датчиков 407 и 408 соответственно, выходы поляризационных датчиков 407 и 408 подключены к входам цепи обработки сигналов 411. Контроль фазового замирания в данном изобретении также осуществляется при использовании решения, показанного на фиг.5, где лазер 101 соединен с демультиплексором многоканальной системы 203 через оптическое волокно, демультиплексор многоканальной системы 203 соединен с фотоэлектрическими датчиками 309 и 310 соответственно посредством двух оптических волокон, а затем фотоэлектрические датчики 309 и 310 соединены посредством электропроводов с накопительными платами АЦП 312 и 313,накопительные платы АЦП 312 и 313 соединены с частотным смесителем 517, который подключен к генератору сигнала 514, выход частотного смесителя 517 последовательно соединен с фильтром 518, устройством обработки сигналов 519,фильтром 520 и демодулятором сигнала 521 для демодуляции фазного сигнала, образующегося в результате вибрации грунта между тем, лазер 101 соединен с генератором сигнала 513 через оптическое волокно, генератор сигнала 513 соединен с фазовым модулятором 206, который соединен последовательно между оптическим волокном 1 или оптическим волокном 2 интерференционные сигналы преобразуются фотоэлектрическими датчиками 309 и 310, а затем переводятся в цифровое выражение накопительными платами АЦП 312 и 313, генератор сигнала 514 генерирует модулированный сигнал с амплитудой А и частотой , модулированный сигнал понижает частоту лазера 101 или фазового модулятора 206 на одной из интерференционных ветвей модулирующего интерферометра с образованием разности фаз, которая периодически меняется в интерферометре, два выходных сигнала интерферометра детектируются и преобразуются в электрические сигналы при помощи фотоэлектрических датчиков 309 и 310, и затем передаются в цепи АЦП 312 и 313, после этого сигналы передаются в частотный смеситель 517 для частотного смешивания с его рабочим сигналом и многочастотным сигналом,создаваемым генератором сигнала 514, после фильтрации через фильтр 518 сигналы подвергаются дифференциальному и интегральному исчислению,а также сложению и вычитанию в устройстве 4 обработки сигналов 519, после фильтрации через фильтр 520 демодулятор сигнала 521 демодулирует сигналы до значений фазового сигнала,производимого вибрацией грунта. На фиг. 6 показана электрическая принципиальная схема решения, на которой демультиплексор многоканальной системы 203 соединен с двумя оптическими входами цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1,которая выполняет функцию двух фотоэлектрических датчиков 309 и 310 и цепей обработки сигналов 312 и 313, два электрических выхода цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 соединены с накопительными платами АЦП 312 и 313 соответственно, выходы накопительных плат АЦП 312 и 313 подключены к входам узла демодуляции сигнала 521 -1, который выполняет функцию частотного смесителя 517, генератора сигнала 514, фильтра 518, устройства обработки сигналов 519, фильтра 520 и демодулятора сигнала 521, выход генератора сигнала 513 соединен с фазовым контроллером 205-2, выход фазового контроллера 205-2 соединен с фазовым модулятором 206,который соединен последовательно между оптическим волокном 1 или оптическим волокном 2. В данном исполнении цепь обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 выполняет функцию двух фотоэлектрических датчиков 309 и 310 и цепи обработки сигнала 312 и 313, узел демодуляции сигнала 521-1 выступает в качестве частотного смесителя 517, генератора сигнала 513, фильтра 518, процессора сигналов 519,фильтра 520 и демодулятора сигнала 521. Везде,где указан лазер 101,это монохроматический лазер непрерывного излучения. Вышеупомянутые фотоэлектрические датчики 309 и 310, цепь обработки фотоэлектрического сигнала 309-1, цепь обработки фотоэлектрического сигнала 311, контроллер поляризации 201, узел контроля поляризации 201-1,контроллер поляризации 201-2, модулятор поляризации 202,фазовый контроллер 205, узел фазового контроля 205-, фазовый контроллер 205-2 и фазовый модулятор 206 представляют собой изделия,имеющиеся в продаже. На фиг. 1 представлены три нити оптических волокон 1, 2 и 3, где оптические волокна 1 и 2 являются интерференционными оптическими волокнами, оптическое волокно 3 это передающее оптическое волокно,демультиплексоры многоканальных систем 203 и 204, а также оптические волокна 1 и 2 представляют собой волоконно-оптический интерферометр МахаЦендера. Монохроматический лазер 101 испускает монохроматический лазерный луч,этот монохроматический лазерный луч передается в демультиплексоры многоканальных систем 203 через оптическое волокно и затем разделяется на два луча. Один луч падает на демультиплексоры многоканальных систем 203 волоконно-оптического интерферометра Маха-Цендера и объединяется в демультиплексоре многоканальных систем 204,чтобы образовать интерференционную световую 24038 волну,интерференционная световая волна передается обратно в демультиплексоры многоканальных систем 203 через оптическое волокно 3 другой луч лазера передается в демультиплексоры многоканальных систем 204 через оптическое волокно 3,падает на демультиплексоры многоканальных систем 204 волоконно-оптического интерферометра МахаЦендера и объединяется в демультиплексоре многоканальных систем 203 для создания интерференционных световых волн. После преобразования фотоэлектрическими датчиками 309 и 310 интерференционный сигнал анализируется в цепи обработки фотоэлектрического сигнала 311. Среднее значение фазы в результате внешних помех за период времени рассчитывается в ходе обработки и исчисления сигнала, среднее значение фазы используется для управления фазовым модулятором 206 для коррекции фазы, с тем, чтобы нейтрализовать внешнее воздействие и обеспечить работу интерферометра в определенной рабочей точке. Когда фаза интерферометра поддерживается в определенной рабочей точке, цепь обработки фотоэлектрического сигнала 311 анализирует и вычисляет переменную величину состояния поляризации интерферометра для управления контроллером поляризации 201 с тем, чтобы посылаемый модулируемый сигнал имел частоту . Модуляция интерферометра происходит в модуляторе поляризации 202 для создания модулированной интерференционной волны с частотой . Фотоэлектрические датчики 309 и 310 определяют состояние поляризации двух пучков выходящего света интерферометра и посылают их в цепь обработки фотоэлектрического сигнала 311 для вычисления состояния поляризации интерферометра. Состояние поляризации входящего света интерферометра изменяется контроллером поляризации 201, следовательно, контроллер поляризации 201, модулятор поляризации 202 и цепь обработки фотоэлектрического сигнала 311 создают замкнутую цепь контроля состояния поляризации, так, что разность состояний поляризации между двумя пучками интерференционных световых волн, образующихся в результате передачи в волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера, поддерживается согласно заданному значению системы. Помимо этого, в ходе контроля состояния поляризации интерферометра разность фаз между двумя пучками интерференционных сигналов, определенная на интерферометре, будет изменяться неравномерно,что повлияет на точность определения местоположения в оптоволоконной системе для аварийно-защитного раннего предупреждения. Для этой цели в рамках данного изобретения предлагается дополнительная установка фазового модулятора 206 на в одной из интерференционных ветвей интерферометра, следовательно, цепь обработки фотоэлектрического сигнала 311 будет анализировать и исчислять изменение разности фаз между двумя пучками сигналов,затем корректировать разность фаз между двумя пучками выходных сигналов интерферометра, гарантируя,таким образом, что разность фаз достигнет заданного значения, пока состояние поляризации регулируется. В настоящем изобретении применяется двухлучевой волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера,максимальная длина интерферометра достигает примерно 80 км, сигналы вибрации почвы по длине трубопровода заставляют изменяться фазу интерференционной световой волны на интерферометре, в результате чего образуется интерференционный сигнал, несущий информацию о вибрациях. Принципиальной основой интерферометрического волоконнооптического интерферометра Маха-Цендера является интерференция двух лучей света. Две монохроматические волны интерферируются при колебании в одном направлении и не интерферируются, если они колеблются в двух перпендикулярных друг другу направлениях, и можно сделать вывод, что два световых сигнала интерферируются частично в других условиях. Для создания интерференции в интерферометре направления состояния поляризации двух лучей света должны совпадать. В принципе, когда оптическое волокно представляет собой цельный стержень,состояние поляризации будет двухмодовым,и каждая из них будет самостоятельно передаваться и не интерферироваться друг с другом, но в действительности одномодовое оптическое волокно изготавливается как ассиметричный стержень. Интерферометр, применяемый в оптоволоконной системе для аварийно-защитного раннего предупреждения,является самым длинным интерферометром, использующемся в настоящее время, длиной до 80 км. Принимая во внимание, что окружающие условия вдоль трассы трубопровода, в пределах 80-ти километрового отрезка, могут быть крайне сложными, могут возникнуть осложнения при изменении фазы и поляризации светового луча при интерференции во время передачи, изменение давления и наружной температуры могут привести к искривлению и деформации оптического волокна,дефекты производства также создают константы оптического распространения в двух различных ортогональных направлениях, что приводит к появлению так называемого двулучевого преломления, которое означает, что два состояния поляризации выходного света от оптоволокна беспорядочно изменяются в течение передачи, к тому же состояние поляризации выходов света из оптического волокна изменяется беспорядочно и невозможно обеспечить эффект интерференции при наложении двух световых сигналов, в итоге,выходные сигналы бланкируются в случайном порядке и такое явление называется поляризационным замиранием. Существует явление,называющееся фазовым замиранием, при котором фаза интерференционного светового сигнала беспорядочно изменяется при беспорядочном 5 24038 изменении состояния поляризации, что приводит к неравномерному изменению отношения сигнал-шум в системе, вплоть до того, что сигнал полностью затухает. Однако в активных и пассивных лазерных установках, используемых в оптоволоконных системах раннего предупреждения, есть такое свойство, что поляризация и фаза взаимосвязаны,регулировка поляризационного интерферометра будет изменять фазу, а регулировка фазы изменит состояние поляризации. Следовательно,это является одним из наиболее важных методов,который координационно регулирует поляризацию и фазу в целях обеспечения равномерной интерференции двух лучей поляризационного света и осуществляет контроль фазового замирания в соответствии с требованиями системы. Принцип работы настоящего изобретения заключается в следующем. Согласно данному изобретению два луча поляризационного света передаются в волоконнооптический интерферометр оптоволоконной системы для аварийно-защитного раннего предупреждения с произвольным состоянием поляризации и случайно выбранной фазой,изменение сигнала интенсивности светового излучения на выходе из волоконно-оптического интерферометра после фотоэлектрического преобразования можно выразить формулой гдеэто выходной сигнал напряжения, видность интерферометра,- дополнительный шум цепи,- это сигнал разности фаз в результате воздействия звуковой волны вибрации почвы, что означает необходимость определения сигнала звуковой волны вибрации почвы, 0,- начальная фаза интерферометра, которая является постоянной величиной,представляет собой дрейф низкой частоты разности фаз под действием различных помех и шума, гдеиэто переменные величины, которые изменяются в зависимости от изменений наружной температуры и окружающих условий. Поскольку выходное состояние поляризации оптического волокна изменяется неравномерно из-за небольшого искривления и деформации оптического волокна, и изменения окружающей температуры, которое отражается в видности ,неравномерно изменяющейся в пределах 0-1, когдаравно 0, сигнал полностью бланкируется, такое явление называется замиранием, вызванным поляризацией волоконно-оптического интерферометра. Кроме того, анализируя эту проблему, уместным будет записать уравнение (2) следующим образом 12,2 12 ,0 преобразуется в. В целом, внешний интерференционный сигналявляется сильным низкочастотным сигналом,это слабый где высокочастотный сигнал, когда сигнал имеет незначительную величину изменчивости, то изменяется сильно и неравномерно, то, как легко выяснить из уравнения (4), изменяется и отношение сигнал-шум па выходе из системы, а когда 0, сигнал полностью бланкируется. Это явление,когда выходной сигнал интерферометра неравномерно усиливается и уменьшается наряду с изменениями окружающей обстановки, называется фазовым замиранием интерферометра. Когда состояние поляризации раздельно контролируется интерферометром,фаза интерферометра будет изменяться соответственно. При раздельной регулировке фазы интерферометром,состояние поляризации интерферометра будет изменяться соответственно. Помимо этого, при регулировке фазы или состояния поляризации интерферометра разность фаз между двумя пучками интерференционных сигналов,обнаруженная на интерферометре, изменяется неравномерно,что повлияет на точность определения местоположения оптоволоконной(2) системы для аварийно-защитного раннего предупреждения. Для этого явления в изобретении предусматривается осуществление текущего контроля состояния поляризации интерферометра и изменения разности фаз между двумя пучками интерференционных сигналов, обнаруженных на интерферометре, во время коррекции фазы интерферометра оптоволоконной системы для аварийно-защитного раннего предупреждения. Данное изобретение выполняет корректировку и выравнивание в соответствии со значением изменения, так, что фаза, состояние поляризации и разность фаз между двумя пучками сигналов интерферометра достигают оптимальных значений,требуемых системой. Накопительная плата АЦП преобразует в цифровое выражение выходной сигнал оптоволоконной системы для аварийно-защитного раннего предупреждения после фотоэлектрического преобразования, что можно выразить следующей формулой 24038 сигнал, можно получить среднее значение внешней помехиза промежуток времени,рассчитав среднюю величину уравнения (3) за такой же промежуток времени. На одной из нтерференционных ветвей интерферометра дополнительно устанавливается фазовый модулятор и контроллер напряжения с обратной связью добавляется к фазовому модулятору для контроля разности фаза, с тем, чтобы нейтрализовать воздействие внешних помех и обеспечить работу интерферометра в определенной рабочей точке, как видно из уравнения ниже(5) Когда изменяется, тоа изменяется соответственно. При круговом выравнивании рабочую точку гидрофона можно стабилизировать около /2, таким образом, возможно будет получить надежный и постоянный выходной сигнал. Следовательно, рабочая точка системы постоянно стабилизируется в наиболее чувствительной точке вс время, с тем, чтобы преодолеть фазовое замирание оптоволоконной системы для аварийнозащитного раннего предупреждения. Краткое описание чертежей Фиг.1 - это блок-схема совмещенного контроля фазового замирания и поляризационного замирания оптоволоконной системы для аварийно-защитного раннего предупреждения согласно изобретению Фиг.2 - это электрическая принципиальная схема совмещенного контроля поляризации и фазы оптоволоконной системы для аварийно-защитного раннего предупреждения согласно изобретению. На схеме показаны 101 - лазер, 201 - контроллер поляризации, 202 - модулятор поляризации, 203 демультиплексор многоканальной системы, 204 демультиплексор многоканальной системы, 205 фазовый контроллер, 206 - фазовый модулятор, 309 фотоэлектрический датчик,310 фотоэлектрический датчик, 311 - цепь обработки фотоэлектрического сигнала, 312-АЦП, 313 -АЦП Фиг.3 - это блок-схема контроля поляризации оптоволокна для аварийно-защитного раннего предупреждения в рамках данного изобретения Фиг.4 - это электрическая принципиальная схема контроля поляризации оптического волокна для аварийно-защитного раннего предупреждения в соответствии с данным изобретением. На схеме показаны 407 - поляризационный датчик, 408 поляризационный датчик, 409 - цепь обработки фотоэлектрического сигнала, 410 -поляризационный скремблер, 412 - поляризационный анализатор, 413 поляризационные анализаторы Фиг.5 - это блок-схема контроля фазы оптического волокна для аварийно-защитного раннего предупреждения согласно данному изобретению Фиг.6 - это электрическая принципиальная схема контроля фазы оптического волокна для аварийнозащитного раннего предупреждения в соответствии с данным изобретением. На схеме показаны 513 генератор сигнала, 514 - генератор сигнала, 517 частотный смеситель, 518 - фильтр, 519 - устройство обработки сигналов, 520 - фильтр, 521 демодулятор сигнала. Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения Пример выполнения 1 Подробное описание изобретения будет дано согласно существующему варианту осуществления,а само изобретение будет описано далее. Настоящий пример представляет собой экспериментальный образец, конструкция которого показана на фиг.1 и 2. Жирными линиями показаны оптические волокна,тонкими линиями - электропровода. Специальная конструкция представляет собой модулятор поляризации 202, соединенный последовательно между лазером 101 и демультиплексором многоканальной системы 203 через оптические волокна, демультиплексор многоканальной системы 203 соединен с двумя оптическими входами цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1,имеющей два входа/выхода через два оптических волокна соответственно, два электрических выхода цепи формирования фотосигнала 309-1 подключены к входу узла контроля поляризации 201-1 и В/В фазового контроллера 205-1 соответственно, выход узла контроля поляризации 201-1 соединен с входом контроллера поляризации 201-2, один пучок выходов контроллера поляризации 201-2 соединен с входом модулятора поляризации 202, и другой пучок выходов модулятора поляризации 202 соединен с входом фазового модулятора 206,который соединен последовательно с оптическим волокном 1 или 2, выход узла контроля фазы 205-1 соединен с входом фазового контроллера 205-2,выход фазового контроллера 205-2 соединен с входом другого фазового модулятора 206,соединенного последовательно с оптическим волокном 1 или 2. На этой электрической принципиальной схеме цепь обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 с двумя пучками входов/выходов выполняет функцию двух фотоэлектрических датчиков 309 и 310, АЦП 312,АЦП 313 и цепи обработки фотоэлектрического сигнала 311, узел контроля поляризации 201-1 и контроллер поляризации 201-2 выполняют функцию контроллера поляризации 201, узел контроля фазы 205-1 и фазовый контроллер 205-2 выполняют функцию фазового контроллера 205. При этом тип одночастотного лазера 15 тип демультиплексоров многоканальных систем 203 и 204 221550-1-/-354, производствотип узла контроля поляризации 201-1-5112, 2 канала, 100 МГц, 32 МВ/Канал, 8 битовый -6111 АЦП 2 канала 12 бит, ЦАП 2 канала 12 бит тип узла контроля фазы 205-1-1050, /-8187 4 2.5 РХ 6120 АЦП 4 канала 16 бит, ЦАП 2 канала 16-бит тип контроллера поляризации 201-2 и модулятора поляризации 202 ЕРС-400 ЕРС-04-232 тип фазового контроллера 205-2 и фазового модулятора 2067-/ тип цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 общая двухканальная симметричная усилительная цепь фотоэлектрического преобразователя, диапазон входного светового сигнала -20 - 45, диапазон выхода -33. При этом цепь обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 является выходной цепью фотоэлектрического преобразователя, в узле контроля поляризации 201-1 на фиг.2 применяется АЦП 312, цепь обработки фотоэлектрического 311 и контроллер поляризации 201, узел контроля поляризации 201-1 объединяет АЦП 312 цепи преобразователя, в узле контроля фазы 205-1 применяется АЦП 313,цепь обработки фотоэлектрического сигнала 311 и фазовый контроллер 205. Монохроматическое лазерное излучение,испускаемое монохроматическим лазером 101 непрерывного действия, передается на волоконнооптический интерферометр Маха-Цендера через оптическое волокно,волоконно-оптический интерферометр, являясь датчиком непрерывной распределенной вибрации, собирает сигналы вибрации почвы вдоль трубопроводов и направляет их в цепь обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 через оптическое волокно. Узел контроля фазы 205-1, фазовый контроллер 205-2, цепь обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 и фазовый модулятор 206 образуют замкнутую цепь контроля фазового замирания, так, что разность фаз между двумя пучками интерференционных световых волн, образующуюся в ходе передачи на волоконно-оптический интерферометр,можно стабилизировать при значении фазы, требуемой системой. Узел контроля поляризации 201-1,контроллер поляризации 201-2, цепь обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 и фазовый модулятор 206 образуют замкнутую цепь контроля поляризационного замирания, таким образом,разность состояний поляризации между двумя пучками интерференционных световых волн,образующуюся в ходе передачи на волоконнооптический интерферометр, можно стабилизировать при значении степени, требуемой системой. Пример выполнения 2 Данный образец является экспериментальным образцом устройства контроля поляризационного замирания, конструкция которого показана на фиг.3,а электрическая схема - на фиг.4. Лазер 101 соединен с поляризационным скремблером 410 через оптическое волокно, а затем подключен к демультиплексору многоканальной системы 203 через оптическое волокно, демультиплексор многоканальной системы 203, связанный с демультиплексором многоканальной системы 204, и три нити оптических волокон 1, 2, 3 образуют волоконно-оптический интерферометр МахаЦендера, демультиплексор многоканальной системы 203 соединен с входами поляризационных анализаторов 412 и 413 через оптические волокна соответственно,выходы поляризационных анализаторов 412 и 413 подключены к входам 8 поляризационных датчиков 407 и 408 соответственно, а выходы поляризационных датчиков 407 и 408 подсоединяются к цепи обработки сигнала 411 посредством электропроводов для передачи сигналов, выход цепи обработки сигнала 411 соединен с контроллером поляризации 201,контроллер поляризации 201 электрически соединен с модулятором поляризации 202 электропроводами для передачи сигналов, и через оптическое волокно соединен с фазовым модулятором 206, соединенным последовательно между оптическим волокном 1 или оптическим волокном 2. Используемый тип монохроматического лазера 10115 тип поляризационного скремблера 410 -5100,производства компанииполяризационные анализаторы 412 и 413 -20-151-0,производства компанииполяризационные датчики 407 и 408 датчик поляризационной компоненты -001-13-блок обработки сигналов 409 обрабатывается узлом контроля поляризации. Пример выполнения 3 Данный образец является экспериментальным образцом устройства контроля фазового замирания,конструкция которого показана на фиг.5 и 6. Жирными линиями показаны оптические волокна,тонкими линиями - электропровода. Специальная конструкция представляет собой лазер 101 соединенный с демультиплексором многоканальной системы 203 через оптическое волокно демультиплексор многоканальной системы 203 соединен с двумя оптическими входами цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 соответственно посредством двух оптических волокон, два электрических выхода цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1 электрически подключены к входам накопительных плат АЦП 312 и 313 соответственно, выходы накопительных плат АЦП 312 и 313 подключены к узлу демодуляции сигнала 521-1 узел демодуляции сигнала 521-1 имеет функцию частотного смесителя 517, который запускается генератором сигнала 514, фильтра 518,устройства обработки сигнала 519, фильтра 520,демодулятора сигнала 521 вместе с тем, лазер 101 соединен с генератором сигнала 513 через оптическое волокно, выход генератора сигнала 513 соединен с входом фазового контроллера 205-2,выход фазового контроллера 205-2 соединен с фазовым модулятором 205, который соединен последовательно между оптическим волокном 1 или оптическим волокном 2. Используемый тип цепи обработки сигнала 309-1 это общая цепь с двумя оптическими волокнами в качестве входов диапазон входного сигнала -20 45,диапазон выхода-33 тип накопительных плат АЦП 312 и 313 -5112, 2-х канальный, 100 МГц, 32 МВ/Канал, 8-битовые тип узла демодуляции сигнала 521-1-1042 83 ЦП РХ-8186 Р 4 2.2 В/Втип генератора сигнала 513 3250 фазовый контроллер 24038 205-2/ фазовый модулятор/. После преобразования в цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1,интерференционные сигналы переводятся в цифровое выражение накопительными платами АЦП 312 и 313, генератор сигнала 514 производит модулированные сигналы с амплитудой А и частотой , модулированный сигнал понижает частоту лазера 101 или фазового модулятора 206 в одной из интерференционных ветвей модулирующего интерферометра, создавая разность фаз,которая периодически изменяется в интерферометре, два световых выходных сигнала интерферометра определяются и преобразовываются в электрические сигналы в цепи обработки фотоэлектрического сигнала 309-1, и затем направляются в цепи АЦП 312 и 313, после этого сигналы с частотойпосылаются в узел демодуляции сигнала 521-1 для частотного смешивания с его многочастотным сигналом. После фильтрации, дифференциального и интегрального исчисления, исчисления сложением и вычитанием, и последующей фильтрации,сигналы демодулируются до значений фазового сигнала,производимого вибрацией грунта Промышленная применимость изобретения В настоящем изобретении применяются обычные коммуникационные оптические волокна,укладываемые в одном канале с трубопроводом или под землей вблизи сооружений или ответственных участков в качестве интерференционных ветвей интерферометра и передающих оптических волокон,которые создают сенсор для определения непрерывного распределенного вибрации почвы. Сигналы вибрации почвы около обнаруженного объекта собираются в постоянном и бесперебойном режиме, затем направляются в систему определения местоположения, местоположение участка вибрации почвы возле обнаруженного объекта вычисляется согласно разности времени прохождения двух пучков лазерных сигналов, а затем посылается в систему распознавания сигнала для определения свойств и характера происшествия, приведшего к вибрации почвы. Его можно почувствовать при земляных работах, контактировании трубопроводов,сварке на трубопроводах, пробивке отверстий. Точность определения местоположения высокая,суждение о характере происшествия - точное, и мониторинг ведется бесперебойно так, что обеспечивается функция аварийно-защитного раннего предупреждения на трубопроводе в целях предотвращения возникновения аварийных ситуаций на трубопроводе. Изобретение обладает высокой чувствительностью, поэтому любой сигнал вибрации почвы в пределах 3 метровой зоны вблизи волоконно-оптических кабелей можно эффективно определить. Точность определения местоположения составляет до 10 м, что соответствует требованиям к техническому обслуживанию и аварийному ремонту трубопровода. Одна система способна обнаружить неисправность на расстоянии до 120 км за счет использования системы связи, большого количества устройств, соединенных друг с другом в единую цельную сеть детектирования, таким образом,расстояние обнаружения в этом изобретении можно определить в соответствии с требованиями. Данная система пригодна для использования не только в системах аварийно-защитного предупреждения и раннего обнаружения на трубопроводах, но и для использования в других ответственных сооружениях и участках для аварийно-защитного предупреждения и раннего предупреждения,например,в системах безопасности и аварийно-защитного раннего предупреждения,которая используется для оптоволоконных кабелей связи, для транспортных сооружений, охранных зон объектов культурного наследия, военных складов, важных учреждений и промышленных территорий и т.п. На трубопроводах западно-восточного проекта транспортировки газа в Дунцяо, Сучжоу (,) был проведен промышленный эксперимент. Длина исследуемых трубопроводов составляет 33,6 км, диаметр - 1016, трубопроводы находятся в районе реки Янцзы , грунт представлен черным мягким илом, оптические кабели являются волоконно-оптическими кабелями в силиконовой трубе, укладываемые в одном канале с трубопроводом,волоконно-оптические кабели уложены под землей в правом верхнем направлении по отношению к потоку газа, глубина заложения силиконовой трубы примерно 1,5 м. Исследуемый участок проходит по территории Промышленной Зоны Сучжоу, на которой находятся множество строительных площадок цехов, мостов, дорог и т.д. Трубопроводы пересекают многочисленные дороги и реки, вдоль трассы трубопроводов очень много источников вибрации, что серьезно осложняет окружающие условия экспериментальной площадки. В ходе эксперимента оптоволоконная система раннего предупреждения правильно определила 5 аварийных случаев, причем, четыре из них появились в результате монтажа волоконнооптических кабелей рабочими, один случай явился следствием работы строительной техники оптоволоконная система для аварийно-защитного раннего предупреждения на трубопроводе детектировала разрушительный аварийный случай на расстоянии 24,5 км от Дунцяо , по прибытию на место происшествия, специалист обнаружил,что над трубопроводом на стройплощадке, которая находится в 25 км от станции Дунцяо , работает экскаватор, в результате чего повреждена силиконовая труба,специалист принял меры, чтобы ограничить динамику разрушения оптического волокна трубопроводов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Оптоволоконная система для аварийнозащитного раннего предупреждения, использующая контроль фазового замирания и контроль поляризационного замирания или контроль 9 24038 фазового замирания или контроль поляризационного замирания, содержащая три нити оптических волокон (1), (2), (3), уложенных в одном канале с трубопроводом, волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера состоящий из оптических волокон (1) и (2) и демультиплексоров многоканальных систем (203) и (204), и лазера (101),отличающаяся тем, что модулятор поляризации(202) соединен последовательно между лазером 101 и демультиплексором многоканальной системы(203) через оптические волокна, демультиплексор многоканальной системы (203) соединен с демультиплексором многоканальной системы (204) посредством трех нитей оптических волокон (1), (2),(3) соответственно,волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера включает демультиплексор многоканальной системы (203),демультиплексор многоканальной системы (204) и оптические волокна (1) и (2), демультиплексор многоканальной системы (203) соединен с фотоэлектрическим датчиком(309) и фотоэлектрическим датчиком (310) посредством двух оптических волокон соответственно, выходы фотоэлектрических датчиков (309) и (310) электрически соединены с аналого-цифровым преобразователем АЦП (312) и аналого-цифровым преобразователем АЦП (313) соответственно,выходы аналого-цифрового преобразователя АЦП(313) подсоединены к цепи формирования фотосигнала (311), один выход цепи обработки фотоэлектрического сигнала (311) соединен с контроллером поляризации (201), а выход контроллера поляризации (201) соединен с модулятором поляризации (202) и фазовым модулятором(206),который соединен последовательно с оптическим волокном (1) или оптическим волокном (2), другой выход цепи обработки фотоэлектрического сигнала (311) соединен с фазовым контроллером (205), а выход фазового контроллера (205) соединен с фазовым модулятором(206),который соединен последовательно с оптическим волокном (2) или оптическим волокном (1) фазовый контроллер(205), цепь обработки фотоэлектрического сигнала(311) и фазовый модулятор (206) реализуют обратную связь контроля фазового замирания таким образом, что разность фаз между двумя интерференционными оптическими волнами,передаваемыми на волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера, стабилизируется при заданном значении контроллер поляризации (201),модулятор поляризации (202), фазовый модулятор(206) и цепь обработки фотоэлектрического сигнала(311) образуют замкнутую цепь контроля поляризационного замирания таким образом, что разница состояний поляризации между двумя интерференционными оптическими волнами,передаваемыми на волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера, стабилизируется при заданном значении степени. 2. Оптоволоконная система для аварийнозащитного раннего предупреждения по п.1,отличающаяся тем,что выполнена с использованием контроля поляризационного замирания, лазер (101) соединен с поляризационным скремблером (410) через оптическое волокно и затем подсоединен к демультиплексору многоканальной системы (203) через оптическое волокно, демультиплексор многоканальной системы(203),связанный с демультиплексором многоканальной системы (204) и тремя нитями оптических волокон (1), (2), (3) образуют волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера,демультиплексор многоканальной системы (203) соединен с поляризационным анализатором (412) и поляризационным анализатором(413) через оптические волокна соответственно,поляризационные анализаторы (412) и (413) соединены с поляризационным датчиком (407) и поляризационным датчиком (408) соответственно, а далее подключены к цепи обработки сигнала (411) посредством проводов для передачи электрических сигналов, выход цепи обработки сигналов (411) соединен с контроллером поляризации (201),контроллер поляризации (201) электрически соединен с модулятором поляризации (202) и через оптическое волокно соединен с фазовым модулятором (206), соединенным последовательно между оптическим волокном (1) или оптическим волокном(2). 3. Оптоволоконная система для аварийнозащитного раннего предупреждения по п.1,отличающаяся тем,что выполнена с использованием контроля фазового замирания,лазер (101) соединен с демультиплексором многоканальной системы (203) через оптическое волокно, демультиплексор многоканальной системы(309) и (310) соответственно посредством двух оптических волокон, и затем фотоэлектрические датчики(310) подсоединены к накопительным платам аналого-цифровых преобразователей АЦП (312) и (313) посредством проводов для передачи электрических сигналов,накопительные платы аналого-цифровых преобразователей АЦП (312) и (313) подключены к частотному смесителю (517), который подключен к генератору сигнала (514), выход частотного смесителя (517) последовательно соединен с фильтром (518), устройством обработки сигнала(521), генератор сигнала (513) соединен с выходом лазера (101), при этом этот же генератор сигнала(513) соединен с фазовым модулятором (206),который последовательно соединен между оптическим волокном (1) или оптическим волокном