Фазочувствительный рефлектометр на основе перестраиваемого по частоте излучения твердотельного иттербий-эрбиевого лазера тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Жирнов Андрей Андреевич

• Жирнов Андрей Андреевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Жирнов Андрей Андреевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ РЕФЛЕКТОМЕТРИИ

1.1. История развития систем на основе фазочувствительной рэлеевской рефлектометрии

1.2. Направления улучшения характеристик систем на основе ФР

1.3. Выбор областей для улучшения системы

1.4. Создание перестраиваемого лазерного источника

1.5. Разработка алгоритмов классификации сигналов, регистрируемых фазочувствительным рефлектометром

1.6. Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИГНАЛА ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА

2.1. Численное описание поведения центров рассеяния

2.2. Процесс получения сигнала в системе

2.3. Установка для верификации математической модели фазочувствительного рефлектометра

2.4. Изучение влияния характерных особенностей различных типов лазеров на сигнал ФР

2.5. Определение границы спектральной плотности флуктуаций, удовлетворяющей применению источника в системе ФР

2.6. Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛАЗЕРА И АЛГОРИТМОВ РАСПОЗНАВАНИЯ

Стр.

3.1. Экспериментальные исследования лазерного источника на микрочипе

3.2. Экспериментальные исследования лазерного источника, собранного по схеме с дискретной кюветой

3.3. Результаты апробации созданных методик классификации сигналов фазочувствительного рефлектометра

3.4. Создание методики отбора основных признаков сигналов

3.5. Результаты апробации методики классификации с помощью свёрточных нейронных сетей

3.6. Результаты апробации методики классификации с помощью гауссовских смесей

3.7. Выводы по третьей главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ВБР - волоконная брэгговская решётка ФР - фазочувствительный рефлектометр КР - когерентный рефлектометр АЦП - аналого-цифровой преобразователь ИДВ - измеритель длины волны ИМЦ - интерферометр Маха-Цендера СКО - среднеквадратическое отклонение ОСШ - отношение сигнал/шум КПД - коэффициент полезного действия

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фазочувствительный рефлектометр на основе перестраиваемого по частоте излучения твердотельного иттербий-эрбиевого лазера»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Волоконная оптика за последние 30 лет совершила огромный шаг в своём развитии. За счёт совершенствования компонентной базы волоконные линии связи на данный момент являются наиболее высокоскоростным способом передачи данных, также создаются устройства, внутренние связи которых основаны на передаче данных по волоконным каналам. Благодаря такому росту технология находит применение и в других областях. В промышленности и медицине заняли большой объём рынка волоконные лазеры, имеющие отличное сочетание высокой выходной мощности и качества пучка [1]. А в части сенсорики активно развивают свою нишу волоконно-оптические датчики [2]. Данные устройства основаны на большом количестве различных физических принципов, но объединяет их одно - они позволяют измерять какую-либо физическую величину (деформацию, температуру, магнитное поле, ускорение, вращение или другую) при помощи её влияния на волокно и распространяющееся в нём излучение. Несмотря на различные принцы действия, обычно все волоконные сенсоры отличаются компактностью, устойчивостью к электромагнитным помехам, отсутствием необходимости в подведении электропитания непосредственно к сенсору (источник излучения и опроса может располагаться на расстоянии нескольких метров, а то и километров от датчика), возможностью размещения нескольких датчиков в одной волоконной линии. Благодаря этому набирает популярность применение рефлектометрических датчиков для мониторинга протяжённых объектов. На данный момент существует четыре основных типа волоконно-оптических рефлектометров: на рэлеевском рассеянии, на когерентном рэлеевском рассеянии, на комбинационном рассеянии и на рассеянии Мандельштама-Бриллюэна. Характеристики этих датчиков можно сравнить в Таблице 1.

Таблица 1.

\ Тип \системы Параметр \ Бриллюэновский рефлектометр Рамановский рефлектометр Рефлектометр рэлеевского рассеяния высокогерентного излучения Рефлектометр рэлеевского рассеяния

Пространственное разрешение 0,5 м [3] 0,5 м [4] 0,1 м [5] 0,4 м

Типичная длина сенсора 100 км 25 км [6] 50 км 80 км

Максимальная длина сенсора 175 км [7] 35 км 175 км [8] 120 км

Тип волокна одномодовое многомодовое, одномодовое одномодовое Многомодовое, одномодовое

Измеряемые параметры Механические колебания с частотой до 10 Гц [9], температурные изменения [10] Только температурные изменения Вибрации с частотой до единиц кГц [11], эксперименты по измерению температуры [12], [13] Целостность волоконной линии

В рамках исследований необходимо было создать систему мониторинга протяжённых объектов, способную регистрировать акустические и вибрационные воздействия в окрестности контролируемого сооружения. Для данных целей из рефлектометрических сенсоров подходит только рефлектометр на основе рэлеевского рассеяния высококогерентного света, который был выбран в качестве основного объекта исследований. Он является, по сути, модификацией обычного рефлектометра, применяемого для контроля целостности волоконно-оптической линии. И благодаря эффекту рассеяния высококогерентного света, который в его предшественнике служил лишь источником шумов, он позволяет получать информацию о колебаниях волокна на всём протяжении линии, определяемой динамическим диапазоном

устройства, с разрешением, определяемым длительностью зондирующего импульса.

Пространственное разрешение можно рассчитать согласно формуле

(В.1)

2п

где тимп - длительность импульса, с, с - скорость света в вакууме, м/с, п - показатель преломления сенсорного волокна.

Однако регистрируемое изменение фазы рассеиваемого света -параметра, по которому определяется наличие воздействия, - составляет величину порядка 0,1 рад, что для рабочей длины волны 1550 нм эквивалентно изменению длины оптического пути в волокне на 50 нм. Необходимо пояснить, что это величина амплитуды колебания каждого из центров рассеяния в пределах зондируемого участка, длина которого рассчитывается по формуле выше и обычно составляет Аг = 20 м [14].

Возможность пространственной дискретизации сигнала появляется благодаря импульсному зондированию волокна. Общая схема устройства представлена на Рисунке В.1, а схема получения сигнала от импульса с одного участка сенсора - на Рисунке В.2. Последовательно проходя все участки по длине волокна, импульс частично рассеивается на каждом из них, в результате чего обратно идёт часть мощности, которая будет регистрироваться на фотоприёмнике [15]. Определить, с какого участка г волокна пришёл сигнал, можно исходя из того, что он должен пройти путь от источника до участка, на котором частично рассеется, и обратно, то есть г = £Прихода • с/(2п).

циркулятор

импульсный источник

I, о.е.

сенсорное волокно

приёмник излучения

Расстояние, м

2(1)

Рисунок В.1. Общая схема прибора, работающего по принципу временной

рефлектометрии

Данная схема накладывает ограничение на пространственное разрешение Дz таких систем - как видно из схемы, оно не может превышать половину длины импульса. С такого расстояния рассеянное назад излучение с разных участков в пределах импульса одновременно приходит на приёмник. Для системы с определённым волокном с заданным показателем преломления пространственное разрешение на аппаратном уровне будет определяться модулятором оптического излучения. Он должен быть способен выдавать импульсы длительностью тимп = 2п • Лг/с. Например, для получения пространственного разрешения системы Лг = 10 м, достаточного для большинства систем контроля периметров, на стандартном волокне с эффективным показателем преломления п ~ 1,5 необходимы импульсы с

длительностью не более т,

2-1,5-10 м

= 100 НС.

сенсорное а) и волокно

-—

оптическим импульс

б) Ь&Ти,п/4

I

Ч --^обратнорассеянное излучение

в) и+Тшт/2

ч

ч ,

А2=с-Т„м„/(2п)

- т"

г) Ь+Т,шП/2+г-п/с

Рисунок В.2. Схема получения сигнала с участка сенсора г при временной

рефлектометрии а) начальный момент времени 1;0, б) четверть импульса после 1;0, в) половина импульса после 1;0,г) момент одновременного прихода на приёмник обратнорассеянных сигналов

Рэлеевское рассеяние относится к упругим взаимодействиям, реализующимся без сдвига частоты. Рассеяние происходит на неоднородностях, размеры которых меньше длины волны излучения. В рассматриваемом случае фазочувствительного рефлектометра ими являются неоднородности показателя преломления, которые всегда присутствуют из -за неидеальности изготовления волокна. Рассеяние излучения происходит во все стороны с индикатрисой /(0) = 1 + (cos(0))2, пример чего показан на Рисунке В.3. На приёмнике будет зарегистрирована та часть, которая попадает в числовую апертуру волокна и распространяется в обратном направлении (на

индикатрисе показана серой областью), она характеризуется величиной S = 1,2 • Ю-3 - коэффициентом захвата рассеянного излучения модой волокна. В результате эта компонента рассеяния является самой интенсивной. Далее важно знать длину когерентности излучения лазерного источника в системе. Если она мала по сравнению с длительностью импульса, то рассеянное назад излучение складывается без учёта фаз, результатом является только средняя мощность, рассеиваемая с участка. Поскольку эта мощность зависит от качества волокна на данном отрезке (наличие сварок, трещин, разрывов и т.д.), то анализ данного сигнала позволяет судить о целостности линии. Этот принцип используется в обычных оптических рефлектометрах (OTDR - optical time domain reflectometry). Данные приборы являются неотъемлемой частью оборудования бригад по обслуживанию телекоммуникационных сетей. Но для создания систем мониторинга интерес представляет случай, когда длина когерентности источника не меньше длины импульса в волокне (phase-sensitive OTDR, ф-OTDR).

Импульс света

Рисунок B.3. Схема рэлеевского рассеяния в волокне

При условии, когда длина когерентности излучения больше длительности импульса, умноженной на скорость света в волокне, рассеянное назад излучение складывается с учётом фазы каждого рассеивающего центра. Эта фаза имеет случайное значение с равномерным распределением. Амплитуда от

всех центров рассеяния подчиняется распределению Рэлея. В результате на рефлектограмме обратнорассеянного сигнала мы увидим не только экспоненциальное затухание по длине волокна, но и изрезанность этой рефлектограммы, вызванную случайным сложением фаз рассеивающих центров с каждого участка. Пример для сравнения рефлектограмм с обычного и когерентного рефлектометров представлен на Рисунке В.4. Интенсивность, o.e.

Расстояние, м ¿Ш

Рисунок В.4. Рефлектограммы обычного (штриховая линия) и когерентного

(сплошная линия) рефлектометров

Зависимость получаемой мощности от фазы рассеивающих центров в волокне даёт возможность следить за колебаниями волоконного кабеля, так как они вызывают изменение длины оптического пути, а следовательно - и фазы Ац) обратнорассеянного излучения:

, (В.2)

где Я - длина волны источника излучения, м,

А1 - смещение центра рассеяния из-за колебания сенсорного волокна, м.

Чтобы понять, есть ли на определённой координате г воздействие на волокно, необходимо проследить за интенсивностью рефлектограммы в этой координате. Если она стабильна на протяжении нескольких сканирований сенсора - то значит и фаза рассеивающих центров там постоянна и воздействия на волокно нет. Если же наблюдаются постоянные изменения в графике - то это свидетельствует об изменении оптического пути между рассеивающими

центрами внутри оптического волокна и наличии внешнего воздействия на сенсор. Отдельно необходимо отметить, что из выражения (В.2) видно, что изменение длины волны источника также влияет на фазу обратнорассеянного от неоднородности излучения, поэтому стабильность частоты и низкий уровень фазовых шумов лазера является важным требованием для применения в фазочувствительной рефлектометрии Пример анализа обратнорассеянного сигнала представлен на Рисунке В.5. Изменение рефлектограммы происходит только в области Аг вокруг воздействия, определяемой длиной сканирующего импульса, остальной график остаётся почти неизменным.

Расстояние, м Рисунок В.5. График рефлектограмм

а) без воздействия на сенсор

б) после воздействия на сенсор

Системы данного типа обладают очевидными преимуществом в быстродействии: мощность сигнала рэлеевского рассеяния достаточна, чтобы приёмная система могла получать всю информацию с сенсора за один проход импульса, без накопления и усреднения рефлектограмм. То есть частота опроса ограничена только длиной сенсора, определяющей максимально возможную частоту запуска импульсов. Для сенсора длиной L = 50 км эта частота оставит

С

"^дскр = ^^ = 2000 Гц, при коротком же сенсоре частоту опроса можно

поднимать до единиц килогерц. Пространственное разрешение определяется длительностью импульса и его типичное значение 10 м при длительности импульса 100 не.

Важную роль в вопросе восприимчивости волоконного сенсора к внешним сигналам является акустической чувствительности кабеля. Изменения в рефлектограмме формируются из-за смещения под действием акустической волны рассеивающих неоднородностей. В пределах зондирующего импульса неоднородности могут двигаться в разных направлениях. Процесс передачи смещения от внешнего источника через грунт или другую среду и оболочки кабеля зависит от большого числа параметров: влажности, температуры, конструкции кабеля, использованных для оболочки материалов, типа оптического волокна и других. Для получения общего представления о чувствительности к внешним воздействиям, можно ознакомиться с представленными в Таблице 2 характерными расстояниями между регистрируемым объектом и сенсорам, которые считаются приемлемыми для работы системы.

Таблица 2.

Характерные расстояния для регистрируемых объектов

№ Источники акустических воздействий Характерное расстояние до места укладки сенсора, м

1 Шаги человека 5

2 Движущийся легковой автомобиль 20

3 Движущийся грузовой автомобиль 80

4 Движущаяся тяжелая гусеничная техника 300

Отдельно необходимо упомянуть о различии между фазочувствительным рефлектометром (ФР) и когерентным рефлектометром (КР). Оба прибора работают по одному и тому же принципу регистрации изменения фазы обратнорассеянного излучения. Но в ФР интерферируют только обратнорассеянные в пределах импульса волны, и далее до приёмника сигнал лишь затухает на компонентах системы и повышается в предусилителе.

В КР результат итоговый результат интерференции волн в импульсе перед приёмником интерферирует с излучением источника (то есть осуществляется когерентный приём). На данный момент времени основное распространение получили системы на базе ФР, в том числе из-за более низких требований к источнику излучения. В КР для обеспечения работоспособности длина когерентности источника должна быть не меньше двух длин сенсора, то есть составлять величину порядка 100 км. Источники с такими параметрами на данный момент являются коммерчески доступными, но из-за отсутствия явных преимуществ схемы КР над ФР, первые не очень распространены. Однако из-за большой схожести принципа работы в литературе часто фазочувствительные рефлектометры называют когерентными, что не совсем верно. В данной работе будет рассматриваться система на основе ФР. Его принцип работы можно объяснить по схеме на Рисунке В.6, он заключается в следующем: излучение от узкополосного источника доводится до необходимого уровня мощности в усилителе, далее из него акустооптическим модулятором формируются зондирующие импульсы. Они с помощью циркулятора направляются в сенсорное волокно, обратнорассеянный сигнал из которого также циркулятором перенаправляется для повышения оптической мощности на предусилитель, спонтанное излучение которого отсекается оптическим фильтром. Далее сигнал регистрируется фотоприёмником, переводится в цифровой вид на АЦП, обрабатывается на ПК оператора.

Таким образом фазочувствительный рефлектометр является распределённым вибрационным сенсором, который также может регистрировать акустические воздействия, если их интенсивность достаточна для создания колебаний волоконного сенсора, а частота находится в диапазоне до 500 Гц при длине кабеля 50 км или до 5 кГц при длине кабеля 5 км. Его основными характеристиками, при текущем уровне развития технологий, являются: длина сенсора - до 50 км, пространственное разрешение - 20 м [14]. Области применения такой системы может быть крайне разнообразна: охранная система протяженных периметров и объектов [16], [17], мониторинг дорог [18], [19], сейсмопрофилирование скважин [20], сенсор вибраций в композитных материалах [21], массив удалённых микрофонов и другие [22], [23]. Однако физический принцип работы данного сенсора: анализ флуктуаций интенсивности когерентного рэлеевского рассеяния во времени с каждого участка сенсора, - приводит к тому, что чувствительность сенсора по расстоянию очень неравномерна. Гистограмма её распределения будет, соответственно, рэлеевской, что также означает, что некоторые участки будут почти нечувствительны к внешним воздействиям - так называемые «мертвые зоны». Вместе с влиянием шумов лазера, усилителей и других факторов это часто становится проблемой для верного обнаружения событий.

Исследования данного типа устройств были начаты в Техасском университете A&M под руководством Г.Ф. Тейлора (H.F. Taylor). В России первые работы связаны с именами C.B. Шаталина и В.Н. Трещикова, являвшимися на тот момент сотрудниками ИРЭ РАН, а в дальнейшем ставшие лидерами разработки фазочувствительных рефлектометров в коммерческих фирмах Silixa и ООО «Т8», соответственно. Последние 10 лет системы на основе фазочувствительной рефлектометрии становятся очень востребованными [24] -[34] [45]. Их начинают использовать для мониторинга трубопроводов крупные нефтегазовые компании, в том числе «Schlumberger» (группа учёных под руководством А. Хартога (A. Hartog) в сотрудничестве с группой Л.Б. Лиокумовича) и «Транснефть» (АО «Омега») создают свои

собственные устройства. До настоящего времени сформированы постоянно занимающие данной тематикой научные группы в Китае - Кс. Жанг (X. Zhang, Nanjing University), Японии - X. Изумита, (H. Izumita, NTT Access Network Syst. Labs., Ibaraki, Japan), Канаде - Кс. Бао (X.Bao, University of Ottawa), Испании -X. Мартине (H.F. Martins, Universidad de Alcala). Большое распространение данная технология получила в России, помимо вышеупомянутых, её развитием занимаются: ИРЭ РАН (В.Т Потапов, А.Э. Алексеев и другие), ИОФ РАН (Б.Г. Горшков). Существует большое количество коммерческих фирм, предлагающих приборы данного типа.

Однако несмотря на большой объём проведённых исследований в данной области, фазочувствительный рефлектометр имеет особенности, которые затрудняют, а порой и просто делают невозможным корректное выполнение его функций. Например, одной из наиболее значительных проблем является то, что в процессе эксплуатации из-за старения фиксирующей конструкции может происходить случайное смещение полосы пропускания оптических фильтров от рабочей длины волны лазера. Величина смещения может составлять единицы нанометров, что приводит к падению уровня сигнала вплоть до нуля. Из -за этого уменьшается длина чувствительного участка сенсора и падает качество распознавания сигналов. Для решения данной проблемы в работе предлагается использовать контролируемую перестройку частоты лазерного источника в широком диапазоне, которая позволит подстраиваться под текущую рабочую длину волны фильтра.

Целью работы является разработка фазочувствительного рефлектометра на основе перестраиваемого по частоте излучения твердотельного иттербий -эрбиевого лазера, обеспечивающего согласование спектра излучения источника с полосой пропускания оптического фильтра при её отстройке, вызванной деградацией (старением) компонентов. Для этого были решены следующие научно-технические задачи:

1. Создана математическая модель формирования сигнала фазочувствительного рефлектометра, учитывающая влияние как

перестройки, так и флуктуаций длины волны излучения лазерного источника на сигнал рефлектометра,

2. Обоснованы требования к флуктуациям длины волны излучения лазерного источника для получения сигнала с отношением сигнал/шум более 10 дБ,

3. Созданы и экспериментально исследованы макетные установки твердотельных лазерных источников на основе микрочипа и дискретной кюветы,

4. Создан и экспериментально исследован макет фазочувствительного рефлектометра на основе перестраиваемого по частоте излучения твердотельного иттербий-эрбиевого лазера,

5. Исследована вероятность правильного обнаружения событий в сигнале фазочувствительного рефлектометра с помощью различных алгоритмов обработки, учитывающих его нестационарность.

Объект исследования - фазочувствительный рефлектометр.

Предметом исследования является обоснование возможности повышения отношения сигнал/шум фазочувствительного рефлектометра путём подстройки длины волны источника излучения к полосе пропускания оптического фильтра.

Методы исследований. При решении прикладных и теоретических задач были использованы экспериментальные методы исследований: метод двух сечений, метод дифракционной спектрометрии, гомодинный метод анализа спектра, а также методы обработки сигналов, методы теории вероятностей, теории дифракции, теории управления, теория САПР, системный подход.

Научная новизна результатов, полученных в научно-квалификационной работе, заключается в следующем:

- Разработана методика расчёта отношения сигнал/шум фазочувствительного рефлектометра на основе лазера с заданной спектральной плотностью флуктуаций частоты при помощи математического моделирования

процесса формирования сигнала, учитывающего нестабильность длины волны лазерного источника.

- Показано, что наименьший уровень случайных флуктуаций длины волны твердотельного лазерного источника на основе иттербий-эрбиевого стекла, обеспечивающий для фазочувствительного рефлектометра наибольшее отношение сигнал/шум (ОСШ), достигается в резонаторе, собранном по двухзеркальной схеме.

- Впервые в качестве узкополосного источника излучения фазочувствительного рефлектометра использован перестраиваемый твердотельный лазер на основе иттербий-эрбиевого стекла, обеспечивающий уровень отношения сигнал/шум, достаточный для регистрации вибрационных воздействий.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Увеличение отношения сигнал/шум и ресурса работы фазочувствительного рефлектометра достигается за счёт согласования спектра излучения источника и полосы пропускания оптического фильтра при помощи перестройки частоты излучения лазера.

- Верхний уровень спектральной плотности флуктуаций частоты лазера для получения отношения сигнал/шум фазочувствительного рефлектометра, повышающего вероятность верного распознавания вибрационных воздействий,

3 2 3

составляет 10 Гц /Гц на частоте 10 Гц.

- Наибольшее отношение сигнал/шум фазочувствительного рефлектометра с перестраиваемым по частоте излучения твердотельным лазерным источником на основе иттербий-эрбиевого фосфатного стекла достигается при использовании двухзеркальной схемы резонатора с подавлением нерабочих мод внешним узкополосным фильтром.

Практическая ценность работы заключается в возможности применения её результатов при создании системы контроля активности для мониторинга железнодорожных путей.

Реализация результатов. Результаты диссертационной работы внедрены и применены в АО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (АО НИИАС). Материалы научно-квалификационной работы использованы в учебном процессе кафедры лазерных и оптико-электронных систем МГТУ им. Н.Э. Баумана. Реализация результатов работы подтверждается соответствующими актами внедрения.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на семи международных и одной всероссийской конференциях: «International Conference «Laser Optics» (Санкт-Петербург, 2016, 2018); «5 th IEEE International Workshop on Metrology for AeroSpace» (Падуя, 2017); «4 th International School and Conference «Saint-Petersburg OPEN 2017» (Санкт-Петербург, 2017); «14th IMEKO TC10 Workshop on Technical Diagnostics 2016: New Perspectives in Measurements, Tools and Techniques for Systems Reliability, Maintainability and Safety» (Италия, 2016); «2016 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference» (Тайпей, 2016); «Международной конференции по машиностроению, системотехнике и системам автоматического управления 2016» (Москва, 2016); «Всероссийской научно-технической конференции «Метрологическое обеспечение фотоники» (Москва, 2015).

Основные результаты опубликованы в 16 статьях, включенных в перечень ВАК РФ, из них 13 входят в международную базу данных Scopus.

Структура диссертации. Работа состоит из введения, трёх глав, общих выводов и списка литературы. Материал изложен на 151 странице машинописного текста и содержит 77 рисунков, 11 таблиц и список литературы из 106 библиографических описаний.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ РЕФЛЕКТОМЕТРИИ

1.1. История развития систем на основе фазочувствительной рэлеевской рефлектометрии

Первой работой в области фазочувствительной рефлектометрии, как принято считать в большинстве источников, является патент Г.Ф. Тейлора и Ч.Е. Ли 1993 года [46]. В нём раскрываются общие принципы применения сигнала с устройства временной рефлектометрии с источником, обладающим пространственной когерентностью, сопоставимой с длиной импульса. Там было предложено использовать изрезанные рефлектограммы для анализа вибрационных воздействий на кабель, раньше эти флуктуации считались лишь помехами для работы обычных оптических рефлектометров, направленных на анализ целостности оптических линий. Как пример - работы группы японских учёных X. Изумиты, Я. Коямады и других, которые в это же время описывали подавление шумов при помощи смещения длины волны источника с целью получить рефлектограмму без интерференционных колебаний. С этих пор появляется направление волоконно-оптических распределённых сенсоров на основе фазочувствительной рефлектометрии, с целью улучшения которых эту картину будут стараться делать наиболее контрастной и стабильной.

В 1990-е годы основным местом развития данных систем был Техасский университет A&M. Большинство публикаций того периода принадлежит авторству Генри Тейлора, Хуана Хуареса. Хуан Хуарес и Александр Карол Войкик также по результатам исследований защитили диссертационные работы на степень PhD. В данных работах описаны основные принципы функционирования системы, рассмотрены необходимые параметры составляющих компонентов, рассчитаны статистика рассеяния, показания шумов. Также приводятся примеры волоконного лазера для нужд ФР и приводятся результаты испытаний. При анализе рефлектограмм даже без

точных значений на осях видно, что их контраст и стабильность очень сильно проигрывают современным системам. Необходимо отметить вышедшую в 1998 году публикацию, описывающую принцип действия и экспериментальные исследования системы на основе ФР, соавторами которой являются C.B. Шаталин и В.Н. Трещиков, являвшиеся на тот момент сотрудниками ИРЭ РАН, в дальнейшем ставшие лидерами разработки фазочувствительных рефлектометров в других коммерческих фирмах: Silixa и ООО «Т8» соответственно.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Жирнов Андрей Андреевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Woods S., Duka M., Flinn G. Medium power fibre lasers //Photonik International. 2006. C. 46.

2. Udd E. Fiber optic smart structures //Fiber Optic Sensors: A Critical Review. International Society for Optics and Photonics, 1993. T. 10266. C. 102660F.

3. Электронный ресурс: http://www.grupoalava.com/repositorio/2b35/pdf/1155/2/sistema-adquisicion-estatico-brillouin-ditest-sta-r.pdf?d=1 Режим доступа: 31.01.2019.

4. Toccafondo I. et al. Raman distributed temperature sensing at CERN //IEEE Photonics Technology Letters. 2015. T. 27. №. 20. C. 2182-2185.

5. Электронный ресурс: https://silixa.com/products/idas/ Режим доступа: 31.01.2019.

6. Liu Y. et al. Long-range Raman distributed temperature sensor with high spatial and temperature resolution using graded-index few-mode fiber //Optics express. 2018. T. 26. №. 16. C. 20562-20571.

7. Fu Y. et al. 175km repeaterless BOTDA with hybrid 2nd-and 3rd-order Raman random fiber laser amplification //Optical Fiber Sensors. Optical Society of America, 2018. C. TuD2.

8. Wang Z. et al. 175km phase-sensitive OTDR with hybrid distributed amplification //23rd International Conference on Optical Fibre Sensors. International Society for Optics and Photonics, 2014. T. 9157. C. 9157D5.

9. Maraval D. et al. Dynamic optical fiber sensing with Brillouin optical time domain reflectometry: application to pipeline vibration monitoring //Journal of Lightwave Technology. 2017. T. 35. №. 16. C. 3296-3302.

10. Shimizu K., et. al. Measurement of distributed strain and temperature in a branched optical fiber network by using Brillouin optical time domain reflectometry //Tenth International Conference on Optical Fibre Sensors. 1994.

T. 2360. C. 142-146.

11. Tu G. et al. The development of an ®-OTDR system for quantitative vibration measurement //IEEE Photonics Technol. Lett. 2015. T. 27. №. 12. C. 13491352.

12. Koyamada Y. et al. Fiber-optic distributed strain and temperature sensing with very high measurand resolution over long range using coherent OTDR //Journal of Lightwave Technology. 2009. T. 27. №. 9. C. 1142-1146.

13. Pastor-Graells J. et al. Single-shot distributed temperature and strain tracking using direct detection phase-sensitive OTDR with chirped pulses //Optics express. 2016. T. 24. №. 12. C. 13121-13133.

14. Peng F. 128km fully-distributed high-sensitivity fiber-optic intrusion sensor with 15m spatial resolution //Optical Fiber Communication Conference. Optical Society of America, 2014. C. M3J. 4.

15. C., Barnoski M. K. et al. Optical time domain reflectometer //Applied optics. 1977. T. 16. №. 9. Barnoski M. K. et al. Optical time domain reflectometer //Applied optics. 1977. T. 16. №. 9. C. 2375-2379.

16. Madsen C. K., Bae T., Snider T. Intruder signature analysis from a phasesensitive distributed fiber-optic perimeter sensor //Fiber Optic Sensors and Applications V. International Society for Optics and Photonics, 2007. T. 6770. C. 67700K.

17. Yu X. et al. Phase-sensitive optical time domain reflectometer for distributed fence-perimeter intrusion detection //AOPC 2015: Optical Fiber Sensors and Applications. International Society for Optics and Photonics, 2015. T. 9679. C. 96790S.

18. Peng F. et al. Real-time position and speed monitoring of trains using phasesensitive OTDR //IEEE Photonics Technology Letters. 2014. T. 26. №. 20. C. 2055-2057.

19. Duan N. et al. Field test for real-time position and speed monitoring of trains

using phase-sensitive optical time domain reflectometry (®-OTDR) //23rd International Conference on Optical Fibre Sensors. 2014. T. 9157. C. 91577A.

20. Hartog, A. An Introduction to Distributed Optical Fibre Sensors. Boca Raton: CRC Press. 2017 C. 470.

21. Franciscangelis C. et al. Towards Vibration Sensing Applications Based On Phase-OTDR Techniques= Aplicaxoes De Métodos De Sensoriamente De Vibraxao Baseados Em Técnicas. 2017. C. 117.

22. Wu Y. et al. Distributed fiber voice sensor based on phase-sensitive optical timedomain reflectometry //IEEE Photonics Journal. 2015. T. 7. №. 6. C. 1-10.

23. Franciscangelis C. et al. Real-time multiple machines sound listening using a phase-OTDR based distributed microphone //Microwave and Optoelectronics Conference (IMOC), 2017 SBMO/IEEE MTT-S International. IEEE, 2017. C. 13.

24. Ahadi M., Bakhtiar M. S. Leak detection in water-filled plastic pipes through the application of tuned wavelet transforms to acoustic emission signals //Applied Acoustics. 2010. T. 71. №. 7. C. 634-639.

25. Chen X. et al. Research on coherent Rayleigh backscattering and signal processing method in phase-OTDR //OFS2012 22nd International Conference on Optical Fiber Sensors. International Society for Optics and Photonics, 2012. T. 8421. C. 8421A3.

26. Martins H. F. et al. Coherent noise reduction in high visibility phase-sensitive optical time domain reflectometer for distributed sensing of ultrasonic waves //Journal of Lightwave Technology. 2013. T. 31. №. 23. C. 3631-3637.

27. Martins H. F. et al. Phase-sensitive optical time domain reflectometer assisted by first-order Raman amplification for distributed vibration sensing over> 100 km //Journal of Lightwave Technology. 2014. T. 32. №. 8. C. 1510-1518.

28. Martins H. F. et al. Modulation instability-induced fading in phase-sensitive optical time-domain reflectometry //Optics letters. 2013. T. 38. №. 6. C. 872-

29. Martins H. F. et al. Distributed vibration sensing over 125 km with enhanced SNR using phi-OTDR over a URFL cavity //Journal of Lightwave Technology. 2015. T. 33. №. 12. C. 2628-2632.

30. Martins H. F. et al. Real time dynamic strain monitoring of optical links using the backreflection of live PSK data //Optics express. 2016. T. 24. №. 19. C. 22303-22318.

31. Martins H. F. et al. Comparison of the use of first and second-order Raman amplification to assist a phase-sensitive optical time domain reflectometer in distributed vibration sensing over 125 km //23rd International Conference on Optical Fibre Sensors.

32. Fernandez-Ruiz M. R. et al. Phase-sensitive OTDR probe pulse shapes robust against modulation-instability fading //Optics letters. 2016. T. 41. №. 24. C. 5756-5759.

33. Dean T. et al. The effects of pulse width on fibre-optic distributed vibration sensing data //78th EAGE Conference and Exhibition 2016. 2016.

34. Schilke, Sven, et al. / A numerical study of cable coupling of DAS measurements // 78th EAGE Conference and Exhibition, Amsterdam. 2016.

35. Hartog A. H. Optical Fibre Sensors in the Oil, Gas and Geothermal Energy Extraction //Optical Instrumentation for Energy and Environmental Applications. Optical Society of America, 2014. C. ETu3A. 1.

36. Liokumovich L. B. et al. Fundamentals of optical fiber sensing schemes based on coherent optical time domain reflectometry: Signal model under static fiber conditions //Journal of Lightwave Technology. 2015. T. 33. №. 17. C. 36603671.

37. Hartog A., Kader K. Distributed fiber optic sensor system with improved linearity : пат. 9170149 США. 2015.

38. Zhou L. et al. Distributed strain and vibration sensing system based on phase-

sensitive OTDR //IEEE Photonics Technology Letters. 2015. T. 27. №. 17. C. 1884-1887.

39. Zhu F. et al. Improved Ф-OTDR sensing system for high-precision dynamic strain measurement based on ultra-weak fiber Bragg grating array //Journal of Lightwave Technology. 2015. T. 33. №. 23. C. 4775-4780.

40. Zhu F. et al. Active compensation method for light source frequency drifting in Ф-OTDR sensing system //Photonics Technol. Lett. 2015. T. 27. №. 24. C. 2523-2526.

41. Lu Y. et al. Distributed vibration sensor based on coherent detection of phase-OTDR //Journal of lightwave Technology. 2010. T. 28. №. 22. C. 3243-3249.

42. Нестеров E. Т. и др. Волоконно-оптическая система мониторинга протяжённых объектов (нефтепроводов) на основе когерентного рефлектометра//T-Comm-Телекоммуникации и Транспорт. 2014. Т. 8. №. 1.

43. Nikitin S. P. et al. Distributed temperature sensor based on a phase-sensitive optical time-domain Rayleigh reflectometer //Laser Physics. 2018. T. 28. №. 8. C.085107.

44. Alekseev A. E. et al. Phase-sensitive optical coherence reflectometer with differential phase-shift keying of probe pulses //Quantum Electronics. 2014. T. 44. №. 10. C. 965.

45. Alekseev A. E., Gorshkov B. G., Potapov V. T. Sensitivity of a fibre scattered-light interferometer to external phase perturbations in an optical fibre //Quantum Electronics. 2015. T. 45. №. 10. C. 965.

46. Taylor H. F., Lee C. E. Apparatus and method for fiber optic intrusion sensing : пат. 5194847 США. 1993.

47. Rao Y. J. et al. Long-distance fiber-optic Ф-OTDR intrusion sensing system //Proc. SPIE. 2009. T. 7503. №. 1. С. 7503Ю-1.

48. Лиокумович Л. Б. Поляризационные эффекты в волоконных

интерферометрах на основе двулучепре-ломляющих световодов: дис.. д. физ.-мат. наук. СПб., 2008. 333 С.

49. Martins H. F. Distributed and Remote Fiber Sensing Assisted by Raman Effect. - Ph.D. Thesis, Universidade do Porto, 2014. 181 C.

50. Алексеев А.Э. Волоконная интерферометрия рассеянного излучения и её применение для регистрации акустических воздействий: дис. ... канд. физ.-мат. наук. Фрязино, 2014. 282 С.

51. Мамедов A.M. оглы. Интерференционные эффекты при рэлеевском рассеянии света в одномодовых оптических волокнах: дис. ... канд. физ.-мат. наук. Фрязино, 2007. 135 С.

52. Сусьян А.А. оптические сигнал-генераторы и их использование в рефлектометрии: дис. ... канд. физ.-мат. наук / А.А. Сусьян. Фрязино, 2014.142 С.

53. Nesterov E. T. et al. Experimental study of influence of nonlinear effects on phase-sensitive optical time-domain reflectometer operating range //Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2015. T. 584. №. 1. C. 012028.

54. Нестеров E.T., Трещинков B.H., Озеров А.Ж., Слепцов М.А., Камынин В.А., Наний О.Е., Сусьян А.А.//Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. В. 9. С. 55-63.

55. DWDM системы // Листвин В.Н., Трещиков В.Н. / М.: Наука. 2013. C. 300.

56. Волоконно-оптическое устройство большой протяжённости с источником малой мощности для регистрации вибрационных воздействий // Патент России №2589492. Выд. 10.07.2016. / Пнев А.Б. [и др.]. 22 С.

57. Iida H. et al. High-sensitivity coherent optical time domain reflectometry employing frequency-division multiplexing //Journal of Lightwave Technology. 2012. T. 30. №. 8. C. 1121-1126.

58. Pan Z. et al. High sampling rate multi-pulse phase-sensitive OTDR employing frequency division multiplexing //Proc. SPIE. 2014. T. 9157. С. 91576X-1.

59. He Q. et al. Frequency response enhancement by periodical nonuniform

sampling in distributed sensing //IEEE Photonics Technology Letters. 2015. T. 27. №. 20. C. 2158-2161.

60. Zhu T. et al. Modulated pulses based distributed vibration sensing with high frequency response and spatial resolution //Optics express. 2013. T. 21. №. 3. C. 2953-2963.

61. He Q. et al. All fiber distributed vibration sensing using modulated time-difference pulses //IEEE Photonics Technology Letters. 2013. T. 25. №. 20. C. 1955-1957.

62. Zengguang Qin, Liang Chen, Xiaoyi Bao, Distributed vibration/acoustic sensing with high frequency response and spatial resolution based on time-division multiplexing, In Optics Communications, Volume 331, 2014, Pages 287-290.

63. Gabai H., Eyal A. On the sensitivity of distributed acoustic sensing //Optics letters. 2016. T. 41. №. 24. C. 5648-5651.

64. Gabai H., Eyal A. SNR characterization in distributed acoustic sensing //Sixth European Workshop on Optical Fibre Sensors (EWOFS'2016). International Society for Optics and Photonics, 2016. C. 99162W-99162W-4.

65. Zhan Y. et al. Influences of intrusion signal's characteristics on detection performances of the distributed sensor based on phase-sensitive optical time domain reflectometer //Journal of Applied Remote Sensing. 2015. T. 9. №. 1. C. 094093-094093.

66. He H. et al. SNR Enhancement in Phase-Sensitive OTDR with Adaptive 2-D Bilateral Filtering Algorithm //IEEE Photonics Journal. 2017. T. 9. №. 3. C. 1-10.

67. Peng F. et al. Ultra-long high-sensitivity ®-OTDR for high spatial resolution intrusion detection of pipelines //Optics express. 2014. T. 22. №. 11. C. 13804-13810.

68. Nishiguchi K. // Phase unwrapping for fiber-optic distributed acoustic sensing / Proceedings of the ISCIE. 2016. T. 2016. C. 81-87.

69. Алексеев А.Э., Тезадов Я.А., Потапов В.Т. Регистрация внешнего акустического воздействия на оптическое волокно с помощью интерферометра рассеянного излучения // Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38. В. 24. С. 67-74.

70. Alekseev A. E. et al. A phase-sensitive optical time-domain reflectometer with dual-pulse phase modulated probe signal //Laser Physics. 2014. T. 24. №. 11. C.115106.

71. Masoudi A., Belal M., Newson T. P. A distributed optical fibre dynamic strain sensor based on phase-OTDR //Measurement Science and Technology. 2013. T. 24. №. 8. C. 085204.

72. Li Q. et al. Localization mechanisms and location methods of the disturbance sensor based on phase-sensitive OTDR //Optik-International Journal for Light and Electron Optics. 2014. T. 125. №. 9. C. 2099-2103.

73. Wang Z. et al. An Improved Denoising Method in RDTS Based on Wavelet Transform Modulus Maxima //IEEE Sensors Journal. 2015. T. 15. №. 2. C. 1061-1067.

74. Sun Q. et al. Recognition of a phase-sensitivity OTDR sensing system based on morphologic feature extraction //Sensors. 2015. T. 15. №. 7. C. 15179-15197.

75. Madsen C. K., Bae T., Snider T. Intruder signature analysis from a phasesensitive distributed fiber-optic perimetersensor //Fiber Optic Sensors and Applications. 2007. T. 6770. C. 67700k-1.

76. Liu C. et al. Study on leak-acoustics generation mechanism for natural gas pipelines //Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2014. T. 32. C. 174-181.

77. Shi Y. et al. Research on wavelet analysis for pipeline pre-warning system based on phase-sensitive optical time domain reflectometry //2014 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. IEEE, 2014. C. 1177-1182.

78. Wu H. et al. A novel fiber-optical vibration defending system with on-line intelligent identification function //Asia Pacific Optical Sensors Conference 2013. International Society for Optics and Photonics, 2013. C. 89241P-89241P-5.

79. Wu H. et al. An effective signal separation and extraction method using multi-scale wavelet decomposition for phase-sensitive OTDR system //Sixth International Symposium on Precision Mechanical Measurements. International Society for Optics and Photonic.

80. Wu H. et al. A novel intrusion signal processing method for phase-sensitive optical time-domain reflectometry (Ф-OTDR) //OFS2014 23rd International Conference on Optical Fiber Sensors. International Society for Optics and Photonics, 2014. C. 91575O-91.

81. Спецификация лазера RIO Planex // Электронный ресурс http://www.rio-lasers.com/pdf/Rio_Planex_Product%20Brief_1.24.14.pdf.

82. Liang W. et al. Ultralow noise miniature external cavity semiconductor laser //Nature communications. 2015. T. 6. С. 7371.

83. Gui T. et al. High-order modulation on a single discrete eigenvalue for optical communications based on nonlinear Fourier transform //Optics Express. 2017. T. 25. №. 17. C. 20286-20297.

84. Slavik R. et al. Full characterization and comparison of phase properties of narrow linewidth lasers operating in the C-band //21st International Conference on Optical Fiber Sensors.International Society for Optics and Photonics, 2011. T. 7753.C.775338.

85. Laporta P. et al. 10 kHz-linewidth diode-pumped Er: Yb: glass laser //Electronics Letters. 1992. T. 28. №. 22. C. 2067-2069.

86. Zayhowski J. J. Microchip lasers //Optical materials. 1999. T. 11. №. 2. C. 255267.

87. Aka G. et al. Ca 4 REO (BO 3) 3 crystals for green and blue microchip laser

generation: From crystal growth to laser and nonlinear optical properties //Optical Materials. 2004. T. 26. №. 4. C. 431-436.

88. Ohtomo T. et al. Single-frequency Ince-Gaussian mode operations of laser-diode-pumped microchip solid-state lasers //Optics express. 2007. T. 15. №. 17. C. 10705-10717.

89. Brunel M., Amon A., Vallet M. Dual-polarization microchip laser at 1.53 um //Optics letters. 2005. T. 30. №. 18. C. 2418-2420.

90. Сверчков C.E. 1.5 мкм иттербий-эрбиевые лазеры с диодной накачкой -элементная база и генерационные возможности: дис.. д. физ.-мат. наук. Москва, 2005. 238 С.

91. Honkanen S. et al. High Er concentration phosphate glasses for planar waveguide amplifiers //Rare-Earth-Doped Devices. International Society for Optics and Photonics, 1997. T. 2996. C. 32-41.

92. Оппенгейм А. В., Шафер P. В. // Цифровая обработка сигналов / Пер. с англ./Под ред. С. Я. Шаца. М.: Связь. 1979. 416 C.

93. Nadeu C., Macho D., Hernando J. Time and frequency filtering of filter-bank energies for robust HMM speech recognition //Speech Communication. 2001. T. 34. №. 1-2. C. 93-114.

94. Paliwal K. K. Spectral subband centroid features for speech recognition //Acoustics, Speech and Signal Processing, 1998. Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on. IEEE, 1998. T. 2. C. 617-620.

95. Shlens J. A tutorial on principal component analysis //arXiv preprint arXiv:1404.1100. 2014.

96. K.B. Воронцов / Математические методы обучения по прецедентам // URL: http://www.machinelearning.ru/wiki/images/6/6d/Voron-ML-1.pdf (дата обращения 31.01.2019).

97. Электронный ресурс: http://scikit-learn.org/stable/ Режим доступа 03.11.2018 г..

98. Breiman L. Random forests //Machine learning. 2001. T. 45. №. 1. C. 5-32.

99. K.B. Воронцов / Математические методы обучения по прецедентам // URL: http://www.machinelearning.ru/wiki/images/6/6d/Voron-ML-1.pdf (дата обращения 31.01.2019).

100. Golik P. [и др.] Convolutional neural networks for acoustic modeling of raw time signal in LVCSR // INTERSPEECH. 2015. C. 2630.

101. Hu B. [и др.] Convolutional neural network architectures for matching natural language sentences // Advances in neural information processing systems. 2014. C. 20422050.

102. Ioffe S., Szegedy C. Batch normalization: Accelerating deep network training by reducing internal covariate shift // arXiv preprint arXiv:1502.03167. 2015.

103. Hecht-Nielsen R. Theory of the backpropagation neural network // Neural Networks. 1988. T. 1, Supplement! C. 445448.

104. Badr H. [и др.] A comparative study of decision tree ID3 and C4.5 // International Journal of Advanced Computer Science and Applications. 2014. T. 4, № 2.

105. Friedman J. H. Greedy function approximation: a gradient boosting machine // Annals of statistics. 2001. C. 11891232.

106. Goodman J. W. Statistical optics //New York, Wiley-Interscience. 1985. 567 C.

отзыв

научного руководителя кандидата технических наук, доцента Пнева Алексея Борисовича на диссертационную работу Жирнова Андрея Андреевича

«Фазочувствительный рефлектометр на основе перестраиваемого по частоте излучения твердотельного иттербий-эрбиевого лазера» представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.07 - оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

Жирнов A.A. окончил кафедру РЛ-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана с отличием в 2014 г и поступил в очную аспирантуру Университета, которую закончил в 2018 г.

Научной работой начал заниматься в студенческие годы на 4 курсе, областью интересов являлись волоконно-оптические датчики.

В 2013 г принят на работу в должности инженера НОЦ «Фотоника и ИК-техника» МГТУ им. Н.Э. Баумана и в последующие годы совмещал обучение в аспирантуре с работой в этом центре.

Тема диссертационной работы Жирнова A.A. связана с созданием научных основ построения фазочувствительного рефлектометра на основе перестраиваемого по частоте излучения твердотельного иттербий-эрбиевого лазера. В ней проанализированы и предложены пути и технические решения для подавления релаксационных колебаний лазерного источника, влияющих на шумы фазочувствительного рефлектометра. На основе численного моделирования с экспериментальной верификацией сформулированы необходимые требования к спектральной мощности флуктуаций частоты лазера, обеспечивающей заданное отношение сигнал /шум.

Предложен и создан перестраиваемый в широком спектральном диапазоне лазерный источник, обладающий приемлемым уровнем фазовых

шумов, что позволяет улучшать отношение сигнал/шум и увеличивать ресурс работы фазочувствительного рефлектометра.

Для данного лазерного источника предложена модернизированная оптическая схема построения фазочувствительного рефлектометра, позволяющая дополнительно уменьшать влияние релаксационных колебаний.

Исследована вероятность правильного обнаружения событий в сигнале фазочувствительного рефлектометра с помощью различных алгоритмов обработки, учитывающих его нестационарность

Жирнов A.A. в процессе работы над диссертацией проявил высокое трудолюбие, инициативу, способность самостоятельно формулировать и решать сложные научно-технические задачи. Широкая научная эрудиция и высокая квалификация в областях радиоэлектроники, лазерной техники и волоконной оптики позволили разработать методики построения перспективных приборов.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили правильность основных теоретических положений и расчетных соотношений, приведенных в работе.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на 7 международных научно-технических конференциях, изложены в 16 публикациях, в том числе, в 13 научных статьях, опубликованных в журналах, входящих в перечень ВАК РФ и базу данных Scopus. Жирнов A.A. показал себя вполне сложившимся научным сотрудником, владеющим современными методами расчета и проектирования сложных оптико-электронных систем.

Вышеизложенные соображения дают основание заключить, что диссертационная работа Жирнова A.A. является самостоятельной законченной научно-квалификационной работой, выполненной на актуальную тему, в которой содержится решение важной научно-технической задачи, имеющее существенное значение для развития распределённых волоконно-оптических сенсорных систем. Она полностью соответствует требованиям ВАК РФ, предъявляемым к кандидатским диссертациям, а Жирнов Андрей Андреевич

заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы».

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент кафедры РЛ-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана

Адрес МГТУ им. Н.Э. Баумана:

105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1.

I I f ■ О

1АЧАЛЪНИКА УПРАВЛЕНИЯ КАДРОВ

Рабочий телефон: [phone] Адрес эл. почты: [e-mail]