光学监测系统技术方案

本发明专利技术描述了光学监测系统，其包括从询问器位置经由第一光学连接部和第二光学连接部询问的第一传感器阵列和第二传感器阵列。系统被配置为使波长在第一光学连接部和第二光学连接部中无法双向传输。在典型的系统中，光学连接部包括从传感器阵列到询问器位置的主干电缆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学监测系统
技术介绍
本专利技术涉及光学监测系统。光学传感器提供了监测位置的一定范围的物理性质的方便的方法。光学传感器的相对简单和鲁棒性以及查找传感器与较复杂询问硬件的有效距离的能力使得光学系统在要将传感器设置在恶劣环境中的情况下尤其有吸引力。特定族的光学感测系统利用光源和位于与实际传感器相距一定距离的方便的询问器位置处的探测器(询问器)，并且实际传感器与询问器之间具有光纤连接。这种感测系统的特定应用是用于地震感测的海洋石油和天然气产业，其中传感器位于海床上，并且询问位置在水面平台或船舶上。将传感器连接到询问器需要在相当长距离上延伸的可靠的光学连接。尤其是在海洋环境中，由笨重并且成本高昂的专业光缆提供该连接。连接光缆的成本中的主要因素是所利用的光纤和连接器的数量。因此需要减少将询问器系统连接到传感器阵列所利用的光纤的数量。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
来以简化的形式引入将要在以下具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本
技术实现思路
不是要识别所要求保护的主题内容的关键特征或基本特征，也不是要用作确定要求保护的主题内容的范围的辅助。提供了光学感测系统，其包括：询问器系统，其包括被配置为输出第一组光学询问信号的第一光学信号源、被配置为输出第二组光学询问信号的第二光学信号源，第一组和第二组光学询问信号的波长不同；第一光学传感器阵列，其被配置为由第一组光学询问信号询问；第二光学传感器阵列，其被配置为由第二组光学询问信号询问；第一光学接收器，其用于接收第一组光学询问信号；第二光学接收器，其用于接收第二组光学询问信号；第一光学连接部，其用于将来自第一光学信号源的第一组光学询问信号耦合到第一传感器阵列，并且用于将来自第二传感器阵列的光学信号耦合到第二光学接收器；以及第二光学连接部，其用于将来自第二光学信号源的第二组光学询问信号耦合到第二传感器阵列，并且用于将来自第一传感器阵列的光学信号耦合到第一光学接收器。还提供了光学感测系统，其包括：询问器系统，其包括被配置为输出第一组光学询问信号的第一光学信号源、被配置为输出第二组光学询问信号的第二光学信号源，第一组和第二组光学询问信号的波长不同；第一主要光学传感器阵列，其被配置为由第一组光学询问信号询问，以及第一辅助光学传感器阵列，其被配置为由第二组光学询问信号询问；第二主要光学传感器阵列，其被配置为由第二组光学询问信号询问，以及第二辅助光学传感器阵列，其被配置为由第一组光学询问信号询问；第一光学接收器，其用于接收第一组光学询问信号；第二光学接收器，其用于接收第二组光学询问信号；第一光学连接部，其用于将来自第一光学信号源的第一组光学询问信号耦合到第一主要传感器阵列，将来自第二光学信号源的第二组光学询问信号耦合到第一辅助传感器阵列，将来自第二主要传感器阵列的第二组光学询问信号耦合到第二光学接收器，并且将来自第二辅助传感器阵列的第一组光学询问信号耦合到第一光学接收器；第二光学连接部，其用于将来自第二光学信号源的第二组光学询问信号耦合到第二主要传感器阵列，将来自第一光学信号源的第一组光学询问信号耦合到第二辅助传感器阵列，将来自第一主要传感器阵列的第一组光学询问信号耦合到第一光学接收器，并且将来自第一辅助传感器阵列的第二组光学询问信号耦合到第二光学接收器。其中，系统被配置为通过在任何时间仅询问主要传感器阵列或仅询问辅助传感器阵列来使每个波长无法在第一光学连接部或第二光学连接部中双向传播。还提供了光学感测系统，其包括：询问器系统，其包括被配置为输出第一组光学询问信号的第一光学信号源、被配置为输出第二组光学询问信号的第二光学信号源，第一组和第二组光学询问信号的波长不同；第一光学传感器阵列，其被配置为由第一组光学询问信号询问并且由第二组光学询问信号询问；第二光学传感器阵列，其被配置为由第二组光学询问信号询问并且由第一组光学询问信号询问；第一光学接收器，其用于接收第一组光学询问信号；第二光学接收器，其用于接收第二组光学询问信号；第一光学连接部，其用于将来自第一和第二光学信号源的第一组和第二组光学询问信号耦合到第一传感器阵列，并且将来自第二辅助传感器阵列的第一组和第二组光学询问信号耦合到第一和第二光学接收器；第二光学连接部，其用于将来自第一和第二光学信号源的第一组和第二组光学询问信号耦合到第二传感器阵列，并且将来自第一传感器阵列的第一组和第二组光学询问信号耦合到第一和第二光学接收器。其中，系统被配置为使每个波长无法在第一光学连接部或第二光学连接部中双向传播。在从属权利要求中阐述了可选特征的选择。如技术人员所显而易见的，可以适当地组合优选特征，并且可以将优选特征与本专利技术的任何方面组合。附图说明将参考以下附图通过示例的方式描述本专利技术的实施例，附图中：图1示出了光学感测系统的示意图；图2示出了示例性波长图表；图3示出了提供冗余连接的光学感测系统的示意图；图4示出了光学感测系统的示意图；图5示出了提供冗余连接的光学感测系统的示意图；图6示出了示例性感测电缆的示意图；以及图7示出了具有冗余连接的示例性感测电缆的示意图。具体实施方式以下仅通过示例的方式描述本专利技术的实施例。这些示例表示申请人当前已知的将本专利技术投入实践的最好方式，尽管这并不是可以实现本专利技术的仅有方式。说明书阐述了示例的功能和用于构造并操作示例的步骤序列。然而，可以由不同示例实现相同或等价的功能和序列。在常规系统中，一对主干光纤(发射和返回)用于询问每个传感器阵列。在光学传感器系统中利用时间、波长和其它复用技术来增加通过每对主干光纤可以询问的传感器的数量。然而，无限增加传感器的数量是不可能的。可以进行时分复用的传感器的数量受到接收可靠信号所需的光学信号脉冲宽度、以及为系统限定的带宽所需的光学脉冲的重复率的限制。可以进行波分复用的信号的数量受到以下因素的限制：复用技术的频谱性能、可用光学带宽、和主干光纤中的光学功率上的限制。对光学功率的限制是由于主干光纤中的非线性效应的出现，该非线性效应是总光学功率的函数(不论波长如何)，并且包括波长之间的四波混频(FWM)效应。因此在不减小每个波长的功率的情况下无法将波长的总数增大到超过特定点。然而，功率减小导致光学信噪比(OSNR)减小，并且因此导致系统性能下降。可以使用单根双向光纤来询问每个阵列，由此减少主干光纤数量，但这是不期望的，因为来自高功率询问信号的散射会使返回的低功率信号的信号质量下降。图1示出了允许增加经由每对主干光纤询问的传感器的数量的光学传感器系统的示意图。询问器系统100经由一对主干光纤103、104连接到第一传感器阵列和第二传感器阵列101、102。询问器系统100包括第一和第二询问信号源105、106。每个询问信号源105、106均输出多个询问信号，每个询问信号处于不同波长。在图1中所示意性地示出的示例中，第一询问信号源105输出波长1-4，而第二询问信号源106输出波长5-8。这些波长数量是任意的并且仅作为示例。在下文中给出了波长方案的特定示例。询问器系统100还包括第一接收器系统和第二接收器系统107、108。在从传感器阵列101、102返回信号后，第一接收器系统107被配置为接收来自第一询问信号源105的信号(图1的示例中的波长1-4)，并且第二接收器系统108被配置为接收来自第二询本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学感测系统，包括：询问器系统，包括：第一光学信号源，其被配置为输出第一组光学询问信号；第二光学信号源，其被配置为输出第二组光学询问信号，所述第一组光学询问信号的波长与所述第二组光学询问信号的波长不同；第一光学传感器阵列，其被配置为由所述第一组光学询问信号询问；第二光学传感器阵列，其被配置为由所述第二组光学询问信号询问；第一光学接收器，其用于接收所述第一组光学询问信号；第二光学接收器，其用于接收所述第二组光学询问信号；第一光学连接部，其用于将来自所述第一光学信号源的所述第一组光学询问信号耦合到所述第一传感器阵列，并且用于将来自所述第二传感器阵列的光学信号耦合到所述第二光学接收器；以及第二光学连接部，其用于将来自所述第二光学信号源的所述第二组光学询问信号耦合到所述第二传感器阵列，并且用于将来自所述第一传感器阵列的光学信号耦合到所述第一光学接收器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.04 GB 1211865.91.一种光学感测系统，包括：询问器系统，包括：第一光学信号源，其被配置为输出第一组光学询问信号；第二光学信号源，其被配置为输出第二组光学询问信号，所述第一组光学询问信号的波长与所述第二组光学询问信号的波长不同；第一光学传感器阵列，其被配置为由所述第一组光学询问信号询问；第二光学传感器阵列，其被配置为由所述第二组光学询问信号询问；第一光学接收器，其用于接收所述第一组光学询问信号；第二光学接收器，其用于接收所述第二组光学询问信号；第一光学连接部，其用于将来自所述第一光学信号源的所述第一组光学询问信号耦合到所述第一光学传感器阵列，并且用于将来自所述第二光学传感器阵列的光学信号耦合到所述第二光学接收器；以及第二光学连接部，其用于将来自所述第二光学信号源的所述第二组光学询问信号耦合到所述第二光学传感器阵列，并且用于将来自所述第一光学传感器阵列的光学信号耦合到所述第一光学接收器。2.根据权利要求1所述的光学感测系统，其中，所述第一光学连接部包括将所述第一光学信号源和所述第二光学接收器连接到第一光学环行器的第一主干光纤，所述光学环行器耦合到所述第一光学传感器阵列和所述第二光学传感器阵列，并且所述第二光学连接部包括将所述第二光学信号源和所述第一光学接收器连接到第二环行器的第二主干光纤，所述第二环行器耦合到所述第一光学传感器阵列和所述第二光学传感器阵列。3.根据权利要求1所述的光学感测系统，其中，所述第一光学连接部包括将所述第一光学信号源和所述第二光学接收器连接到第一波分复用器的第一主干光纤，所述第一波分复用器耦合到所述第一光学传感器阵列和所述第二光学传感器阵列，并且所述第二光学连接部包括将所述第二光学信号源和所述第一光学接收器连接到第二波分复用器的第二主干光纤，所述第二波分复用器耦合到所述第一光学传感器阵列和所述第二光学传感器阵列。4.根据前述权利要求中的任一项所述的光学感测系统，其中，所述第一光学传感器阵列被配置为还由所述第二组光学询问信号询问，并且所述第二光学传感器阵列被配置为还由所述第一组光学询问信号询问。5.根据权利要求1或2所述的光学感测系统，还包括第三光学连接部和第四光学连接部，其中，所述第三光学连接部用于将来自所述询问器系统的第一组波长耦合到所述第二光学传感器阵列，并且将来自所述第一光学传感器阵列的第二组波长耦合到所述询问器系统，所述第四光学连接部用于将来自所述询问器系统的所述第二组波长耦合到所述第一光学传感器阵列，并且将来自所述第二光学传感器阵列的所述第一组波长耦合到所述询问器系统。6.根据权利要求1或2所述的光学感测系统，其中，所述第一组光学询问信号和所述第二组光学询问信号均包括8或16个离散信号。7.一种光学感测系统，包括：询问器系统，包括：第一光学信号源，其被配置为输出第一组光学询问信号；第二光学信号源，其被配置为输出第二组光学询问信号，所述第一组光学询问信号的波长与所述第二组光学询问信号的波长不同；第一主要光学传感器阵列，其被配置为由所述第一组光学询问信号询问，以及第一辅助光学传感器阵列，其被配置为由所述第二组光学询问信号询问；第二主要光学传感器阵列，其被配置为由所述第二组光学询问信号询问，以及第二辅助光学传感器阵列，其被...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·A·D·奥斯丁，P·纳什，
申请(专利权)人：斯汀格雷地球物理有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB