поширення звуку в трубі, м/с; - затримка за часом, певна по максимуму функції кросскорреляціі сигналів, виміряних двома датчиками, с; 1,2 - відстань від витоку до одного ( 1) або іншого (2) вимірювального датчика, м.
Знак ± визначається тим, до якого з 2-х датчиків визначається відстань від витоку, першого або другого.
Точність місця витоку за допомогою даного методу залежить від точності вимірювання тимчасової затримки (точності ідентифікації максимуму кросскорреляціонной функції), точності вимірювання відстані між датчиками і від точності визначення швидкості поширення сигналу витоку по трубопроводу.
Перше (c методичної точки зору найбільш важливе) визначається досконалістю вимірювального приладу як електронного пристрою і вживаними в ньому алгоритмами програмної обробки сигналів. Друге - знанням траси трубопроводу. Третє - відхиленнями швидкості поширення звуку по трубі від її усередненого значення (1200 м/с), які залежать від матеріалу і способу укладання труб, температури, тиску, природи перекачується рідини, структури грунту та інших.
За умови коректного проведення вимірювань та виконанні всіх необхідних вимог, що стосуються даної технології точність виявлення і визначення місць розташування витоків за допомогою кореляційного методу дуже висока [5].
.5 Волоконно-оптичні методи
Волоконно-оптичний дифракційний (на брегговскіх гратах) метод. Волоконна бреггівськими решітка - оптичний елемент, заснований на періодичному зміні показника заломлення серцевини або оболонки оптичного волокна.
Волоконні решітки виготовляються шляхом опромінення фоточутливого одномодового волокна інтенсивним випромінюванням УФ-лазера. Два променя лазера збиваються таким чином, щоб волокно опинилося в зоні інтерференції (рісунок3.1).
Малюнок 3.1 - Волоконно-оптичний дифракційний метод
У місцях експонування коефіцієнт заломлення необоротно збільшується і у волокні, таким чином, формується періодична структура смуг з чергується показником заломлення. Волокно з поздовжньою варіацією показника заломлення називається бреггівськими гратами. Кожна смуга решітки відображає назад малу частину випромінювання. Для випромінювання з довжиною хвилі в два рази більшою, ніж період решітки, відбиті промені складаються в фазі і в результаті з'являється відбитий світловий сигнал з інтенсивністю 1..99% від інтенсивності падаючої хвилі і дуже вузькою спектральної смугою (рисунок 3.2). Умови посилення відбитого світла на певній довжині хвилі називаються бреггівськими умовами, я довжина хвилі на якій це відбувається називається бреггівськими довжиною хвилі. Для всіх інших довжин хвиль бреггівськими решітка практично прозора. Бреггівськими довжина хвилі і коефіцієнт відбиття решітки можуть бути задані з великою точністю в процесі виготовлення решітки. Ці параметри повинні залишатися постійними протягом всього терміну експлуатації решітки. З іншого боку бреггівськими довжина хвилі залежить від температури і натягу волокна.
Рисунок 3.2 - Коефіцієнт передачі в залежності від довжини хвилі
Для телекомунікаційної цілей така нестабільність параметрів решіток шкідлива і повинна бути скомпенсирована. Однак цей ефект знайшов дуже цікаве застосування в пасивних волоконно-оптичних датчиках, де по зміні довжини хвилі відбитого сигналу можна судити про температуру або величині прикладеного навантаження. Крім простих відбивних ґрат, які служать в якості вузькосмугового фільтра, відображаючи випромінювання з бреггівськими довжиною хвилі і пропускаючи практично без загасання випромінювання на інших довжинах хвиль, виготовляються широкосмугові відбивна решітка, що відображають випромінювання в спектральної смузі шириною в кілька нанометрів, а також решітки змішання мод в яких відбувається перетворення модового складу випромінювання.
Основні області застосування волоконних брегговскіх ґрат:
оптичні частотні мультиплексори для телекомунікаційних систем;
перебудовувані і фіксовані вузькосмугові фільтри;
компенсатори дисперсії в волоконно-оптичних лініях зв'язку;
частотно-селективні відгалужувачі і пристрої виведення світла з волокна;
лазерні діоди з бреггівськими ґратами в якості зовнішнього відбивача;
в підсилювачах на базі волокна з добавками ербію (Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA);
мультиплексні пасивні волоконно-оптичні датчики.
У волоконно-оптичних датчиках на основі брегговскіх решіток вимірювана величина (температура або механічне напруження) перетвориться в зміщення бреггівськими довжини хвилі. Система реєстрації перетворює зміщення довжини хвилі, відбитої бреггівськими гратами, в електричний с...
