Когерентная временная рефлектометрия

Одним из способов улучшения рабочих характеристик оптического рефлектометра является применение схемы когерентного приема. Это позволяет получить максимальную чувствительность оптического приемника. Применение когерентного приема в рефлектометрии (CO-OTDR) имеет такое достоинство, как использование оптическим передатчиком и приемником одного и того же источника опорного сигнала (гетеродина), что позволяет избежать трудности при стабилизации частоты оптического излучения. Основной принцип когерентной рефлектометрии может быть рассмотрены по блок-схеме, приведенной на рис.2.2.

Рис.2.2. Упрощенная блок-схема когерентного рефлектометра

Шум оптического приемника преимущественно состоит из дробового шума, определяемого темновым током i _d. Шумы гетеродина и остальных элементов схемы могут быть выражены через эквивалентную мощность шума P _NEP оптического приемника. Отношение сигнал/шум на выходе приемника задано отношением среднеквадратических значений сигнала и шума:

(2.4)

где e – заряд электрона, ħ ω – энергия фотона, η – квантовый выход фотодетектора, P _LO – оптическая мощность гетеродина, P _rbs – мощность обратно рассеянного сигнала, B – ширина полосы пропускания оптического приемника.

Предполагая, что оптическая мощность гетеродина существенно больше уровня его шумов, то она становится преобладающей по сравнению с остальными компонентами (и поэтому ими можно пренебречь), и для отношения сигнал/шум можно записать следующее соотношение

(2.5)

Данная величина определяет квантовомеханический предел чувствительности оптического приемника.

Эта техника обработки сигналов достаточно сложна и требовательна. Пространственная разрешающая способность когерентного рефлектометра определяется скоростью акустооптического модулятора и его способностью генерировать как можно более короткие импульсы.

Дата добавления: 2015-04-30