+

RU2758340C1 - Method for non-destructive testing of optical fiber strength - Google Patents

Method for non-destructive testing of optical fiber strength Download PDF

Info

Publication number
RU2758340C1
RU2758340C1 RU2021110166A RU2021110166A RU2758340C1 RU 2758340 C1 RU2758340 C1 RU 2758340C1 RU 2021110166 A RU2021110166 A RU 2021110166A RU 2021110166 A RU2021110166 A RU 2021110166A RU 2758340 C1 RU2758340 C1 RU 2758340C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical fiber
acoustic
strength
signal
frequency
Prior art date
Application number
RU2021110166A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Владимирович Бурдин
Владимир Александрович Бурдин
Михаил Викторович Дашков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Priority to RU2021110166A priority Critical patent/RU2758340C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758340C1 publication Critical patent/RU2758340C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: optical fiber strength testing.
SUBSTANCE: invention is intended for non-destructive testing of optical fiber strength. The substance of the invention lies in the fact that a voltage is created in the optical fiber using a source of acoustic influence located near the optical fiber, the same optical fiber with a measuring system connected to it is used as a distributed acoustic sensor, with which an acoustic signal is recorded in the zone of acoustic influence, based on the results of processing this signal, an acoustic emission signal and an acoustic exposure signal are isolated, wherein under the same conditions, measurements are preliminarily performed for a reference optical fiber, the strength of which is known, and then for the controlled optical fiber, after which the strength of the controlled optical fiber is calculated, while the voltage in the optical fiber is created by an acoustic source operating at the same frequency, when processing the recorded signal, a signal of nonlinear acoustic emission is extracted from it at the harmonics of the frequency of the acoustic source and the strength of the controlled optical fiber is calculated according to a certain formula.
EFFECT: ensuring the possibility of reducing the error in assessing the strength of an optical fiber.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля прочности оптических волокон из плавленого кварцевого стекла.The invention relates to the field of non-destructive testing of the strength of optical fibers made of fused silica glass.

Известен способ [1, 2] определения прочности оптических волокон из плавленого кварцевого стекла заключающийся в том, что к оптическому волокну прикладывают нагрузку, увеличивают ее до разрушения оптического волокна, на торце оптического волокна в месте разрушения измеряют радиус зеркальной зоны и определяют прочность испытуемого образца оптического волокна по формуле:There is a known method [1, 2] for determining the strength of optical fibers made of fused silica glass, which consists in applying a load to the optical fiber, increasing it until the destruction of the optical fiber, at the end of the optical fiber in the place of destruction, measure the radius of the mirror zone and determine the strength of the test sample of the optical fibers according to the formula:

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (1)

где R – радиус зеркальной зоны; A – константа; σ – искомая оценка прочности испытуемого образца оптического волокна. Данный метод требует разрушения испытуемого образца оптического волокна.where R is the radius of the mirror area; A is a constant; σ is the desired estimate of the strength of the test specimen of the optical fiber. This method requires the destruction of the test piece of optical fiber.

Известны способы [3-8] определения прочности оптических волокон из плавленого кварцевого стекла заключающийся в том, что к образцу оптического волокна прикладывают нагрузку, увеличивают ее до величины, необходимой для разрушения оптического волокна, измеряют нагрузку на оптическое волокно в момент разрушения и по этой величине оценивают прочность испытуемого образца оптического волокна. Данные методы также требуют разрушения оптического волокна. There are known methods [3-8] for determining the strength of optical fibers made of fused silica glass, which consists in applying a load to the optical fiber sample, increasing it to the value necessary for the destruction of the optical fiber, measuring the load on the optical fiber at the moment of destruction and by this value evaluate the strength of the test specimen of the optical fiber. These methods also require the destruction of the optical fiber.

Известен способ [9] определения энергии разрушения листового стекла, заключающийся в том, что при разрушении стекла измеряют и записывают сигнал акустической эмиссии, а затем обрабатывают записанный сигнал акустической эмиссии для определения энергии разрушения стекла (или другого параметра). Данный способ относится к разрушающим способам контроля и не предназначен для контроля прочности оптического волокна из плавленого кварцевого стекла.There is a known method [9] for determining the energy of destruction of sheet glass, which consists in the fact that when glass is destroyed, the acoustic emission signal is measured and recorded, and then the recorded acoustic emission signal is processed to determine the energy of glass destruction (or other parameter). This method belongs to destructive control methods and is not intended to control the strength of an optical fiber made of fused silica glass.

Известен способ [10] определения прочности пряди оптических волокон, заключающийся в том, что к пряди оптических волокон прикладывают растягивающую нагрузку и контролируют ее, вблизи пряди оптических волокон размещают акустический сенсор, с помощью которого измеряют сигналы акустической эмиссии, увеличивают нагрузку до разрыва оптических волокон в пряди и по результатам измерений нагрузки и сигналов акустической эмиссии при обрывах волокон определяют прочность на разрыв, местоположение и время разрушения для каждого отдельного волокна. Данный способ относится к разрушающим способам контроля прочности оптических волокон.There is a known method [10] for determining the strength of a strand of optical fibers, which consists in the fact that a tensile load is applied to the strand of optical fibers and controlled, an acoustic sensor is placed near the strand of optical fibers, with which the acoustic emission signals are measured, the load is increased until the optical fibers break in strand and from the measurements of the load and acoustic emission signals at fiber breaks determine the tensile strength, location and time of failure for each individual fiber. This method relates to destructive methods for controlling the strength of optical fibers.

Известны способы [11-14] определения прочности оптических волокон из плавленого кварцевого стекла, заключающиеся в том, что оптическое волокно перематывается под нагрузкой и по заданным значениям приложенной к волокну нагрузки и интервала времени, в течение которого она приложена, рассчитывают оценки прочности оптического волокна. Данные способы неприменимы для оптических волокон внутри модульных трубок, включенных в конструкцию кабеля и т.п.There are known methods [11-14] for determining the strength of optical fibers made of fused silica glass, consisting in the fact that the optical fiber is rewound under load and, according to the specified values of the load applied to the fiber and the time interval during which it is applied, estimates of the strength of the optical fiber are calculated. These methods are not applicable to optical fibers within modular tubes included in cable structures and the like.

Известны способы [15-19] акустического контроля роста трещин в изделиях, заключающиеся в том, что к изделию прикладывают нагрузку, измеряют параметры акустической эмиссии, по которым оценивают глубину трещины. При этом учитывается, что параметр энергии акустической эмиссии прямо пропорционален глубине трещины [18, 19]:There are known methods [15-19] of acoustic control of crack growth in products, consisting in the fact that a load is applied to the product, acoustic emission parameters are measured, by which the crack depth is estimated. It is taken into account that the acoustic emission energy parameter is directly proportional to the crack depth [18, 19]:

Figure 00000002
, (2)
Figure 00000002
, (2)

Здесь l s – глубина трещины; p s – параметр энергии акустической эмиссии; C – постоянная.Here l s is the crack depth; p s - parameter of acoustic emission energy; C is constant.

Известно [20-22], что для реализации указанных способов в качестве распределенного акустического сенсора может быть использовано оптическое волокно с подключенной к нему измерительной системой (Distributed Acoustic Sensor – DAS). Однако все вышеперечисленные способы [14-22] не предназначены для контроля прочности оптических волокон из плавленого кварцевого стекла.It is known [20-22] that to implement these methods, an optical fiber with a Distributed Acoustic Sensor (DAS) connected to it can be used as a distributed acoustic sensor. However, all of the above methods [14-22] are not designed to control the strength of fused silica optical fibers.

Известен способ контроля прочности пряди оптических волокон [23], заключающийся в том, что к пряди оптических волокон прикладывается растягивающая нагрузка, около пряди оптических волокон размещают акустический сенсор, с помощью которого измеряют сигналы акустической эмиссии, по результатам обработки которых оценивают прочность пряди оптических волокон. Данный метод не позволяет определять прочность отдельных оптических волокон.There is a known method for controlling the strength of a strand of optical fibers [23], which consists in the fact that a tensile load is applied to the strand of optical fibers, an acoustic sensor is placed near the strand of optical fibers, with the help of which acoustic emission signals are measured, according to the processing results of which the strength of the strand of optical fibers is estimated. This method does not allow the strength of individual optical fibers to be determined.

Известен способ [24] измерения роста дефектов в композитной структуре, заключающийся в том, что к нагруженной композитной структуре подключают датчики нагрузки и датчики акустической эмиссии, измеряют нагрузку и данные акустической эмиссии, по результатам обработки которых оценивают характеристики композитной структуры. Данный способ неразрушающего контроля состояния объекта не предназначен для контроля прочности оптического волокна из плавленого кварцевого стекла. Способ требует непосредственного подключения источника механической нагрузки для создания напряжения от вибрации и/или скручивания к этой композитной структуре. Это сложно реализовать на длине оптического волокна в конструкции кабеля. Данный способ требует подключения к испытуемой композитной структуре датчиков нагрузки и акустических датчиков, что делает устройство для реализации способа достаточно сложным и увеличивает его стоимость. Все это ограничивает область применения данного способа.There is a known method [24] for measuring the growth of defects in a composite structure, which consists in the fact that load sensors and acoustic emission sensors are connected to the loaded composite structure, the load and acoustic emission data are measured, according to the processing results of which the characteristics of the composite structure are evaluated. This method of non-destructive testing of the state of an object is not intended for testing the strength of an optical fiber made of fused silica glass. The method requires direct connection of a mechanical load source to generate vibration and / or torsion stress to this composite structure. This is difficult to implement over the length of the optical fiber in the cable design. This method requires the connection of load cells and acoustic sensors to the tested composite structure, which makes the device for implementing the method rather complicated and increases its cost. All this limits the scope of this method.

От указанных недостатков свободен наиболее близкий к заявляемому способ неразрушающего контроля прочности оптического волокна [25], заключающийся в том, что в тестируемом оптическом волокне создают напряжение с помощью источника акустического воздействия, расположенного вблизи оптического волокна, это же оптическое волокно с подключенной к нему измерительной системой используют как распределенный акустический датчик, с помощью которого регистрируют акустической сигнал в зоне акустического воздействия, по результатам обработки данного сигнала выделяют сигнал акустической эмиссии и сигнал акустического воздействия, причем при одних и тех же условиях измерения предварительно выполняют для образцового оптического волокна, прочность которого известна, а затем для контролируемого оптического волокна, после чего рассчитывают прочность контролируемого оптического волокна по формулеThe closest to the claimed method of non-destructive testing of the strength of an optical fiber [25] is free from these disadvantages, which consists in the fact that a voltage is created in the tested optical fiber using an acoustic source located near the optical fiber, the same optical fiber with a measuring system connected to it is used as a distributed acoustic sensor, with the help of which an acoustic signal is recorded in the zone of acoustic exposure, according to the results of processing this signal, an acoustic emission signal and an acoustic exposure signal are isolated, and under the same conditions, measurements are preliminarily performed for an exemplary optical fiber, the strength of which is known, and then for the controlled optical fiber, after which the strength of the controlled optical fiber is calculated using the formula

Figure 00000003
, (3)
Figure 00000003
, (3)

где σ0, σT – оценки прочности образцового и контролируемого оптического волокна, соответственно.where σ 0 , σ T are the estimates of the strength of the exemplary and controlled optical fiber, respectively.

W a 0 , W aT – оценки энергии акустической эмиссии, полученные в результате измерений на образцовом и контролируемом оптических волокнах для зоны акустического воздействия, соответственно; W a 0 , W aT - estimates of the acoustic emission energy obtained as a result of measurements on the exemplary and controlled optical fibers for the acoustic impact zone, respectively;

W s 0 , W sT оценки энергии сигнала акустического воздействия, полученные в результате измерений на образцовом и контролируемом оптических волокнах для зоны акустического воздействия, соответственно; W s 0 , W sT - estimates of the energy of the acoustic exposure signal obtained as a result of measurements on the exemplary and controlled optical fibers for the acoustic exposure zone, respectively;

n – коэффициент коррозии плавленого кварцевого стекла оптического волокна. n is the corrosion coefficient of fused silica glass of the optical fiber.

Основной недостаток данного способа заключается в том, он не предусматривает при обработке принятого сигнала выделения из сигнала акустической эмиссии полезного сигнала. На тестируемое оптическое волокно, функционирующее как распределенный акустический сенсор помимо предусмотренного способом источника акустического воздействия действуют сторонние источники, которые создают помехи, что приводит к погрешностям искомых оценок прочности оптического волокна. Известно, что наиболее информативной и существенной составляющей результата взаимодействия акустического сигнала с трещинами является нелинейная акустическая эмиссия [26]. Однако данный способ не предусматривает выделения из принимаемого сигнала компонент, соответствующих нелинейной акустической эмиссии. В итоге, это приводит к дополнительным погрешностям оценок прочности оптического волокна, что ограничивает область применения способа.The main disadvantage of this method is that it does not provide for the extraction of a useful signal from the acoustic emission signal when processing the received signal. The tested optical fiber, functioning as a distributed acoustic sensor, in addition to the source of acoustic impact provided by the method, is acted upon by third-party sources that create interference, which leads to errors in the desired estimates of the strength of the optical fiber. It is known that the most informative and essential component of the result of the interaction of an acoustic signal with cracks is nonlinear acoustic emission [26]. However, this method does not provide for the extraction of components corresponding to nonlinear acoustic emission from the received signal. As a result, this leads to additional errors in assessing the strength of the optical fiber, which limits the field of application of the method.

Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.The essence of the invention is to expand the scope.

Эта сущность достигается тем, что согласно способа неразрушающего контроля прочности оптического волокна в оптическом волокне создают напряжение с помощью источника акустического воздействия, расположенного вблизи оптического волокна, это же оптическое волокно с подключенной к нему измерительной системой используют как распределенный акустический датчик, с помощью которого регистрируют акустической сигнал в зоне акустического воздействия, по результатам обработки данного сигнала выделяют сигнал акустической эмиссии и сигнал акустического воздействия, причем при одних и тех же условиях измерения предварительно выполняют для образцового оптического волокна, прочность которого известна, а затем для контролируемого оптического волокна, после чего рассчитывают прочность контролируемого оптического волокна, при этом напряжение в оптическом волокне создают источником акустического воздействия, работающем на одной частоте, при обработке регистрируемого сигнала выделяют из него сигнал нелинейной акустической эмиссии на гармониках частоты источника акустического воздействия и рассчитывают прочность контролируемого оптического волокна по формулеThis essence is achieved by the fact that, according to the method of non-destructive testing of the strength of an optical fiber, a voltage is created in an optical fiber using an acoustic source located near the optical fiber, the same optical fiber with a measuring system connected to it is used as a distributed acoustic sensor, with which an acoustic signal in the zone of acoustic impact, according to the results of processing this signal, the signal of acoustic emission and the signal of acoustic impact are isolated, and under the same conditions, measurements are preliminarily performed for a reference optical fiber, the strength of which is known, and then for the controlled optical fiber, after which the strength is calculated controlled optical fiber, while the voltage in the optical fiber is created by an acoustic source operating at the same frequency, when processing the recorded signal, the signal is separated from it nonlinearly th acoustic emission at the harmonics of the frequency of the acoustic source and calculate the strength of the controlled optical fiber by the formula

Figure 00000004
, (4)
Figure 00000004
, (4)

где

Figure 00000005
,
Figure 00000006
– оценки прочности образцового и контролируемого оптического волокна, соответственно;where
Figure 00000005
,
Figure 00000006
- assessing the strength of the exemplary and controlled optical fiber, respectively;

Figure 00000007
,
Figure 00000008
– амплитуды регистрируемого сигнала на частоте источника акустического воздействия для образцового и контролируемого оптического волокна, соответственно;
Figure 00000007
,
Figure 00000008
- the amplitude of the recorded signal at the frequency of the acoustic source for the exemplary and monitored optical fiber, respectively;

где

Figure 00000009
,
Figure 00000010
– амплитуды регистрируемого сигнала на i-той гармонике частоты источника акустического воздействия для образцового и контролируемого оптического волокна, соответственно;where
Figure 00000009
,
Figure 00000010
- the amplitude of the recorded signal at the i- th harmonic of the frequency of the acoustic source for the exemplary and controlled optical fiber, respectively;

N – число гармоник частоты источника акустического воздействия, которые можно выделить на спектральной характеристике регистрируемого сигнала на фоне помех. N is the number of harmonics of the frequency of the acoustic source that can be distinguished on the spectral characteristic of the recorded signal against the background of noise.

На фиг. 1 приведена схема варианта реализации заявляемого способа. Устройство включает образцовое оптическое волокно 1, прочность которого σ 0 известна, контролируемое оптическое волокно 2, источник акустического воздействия 3, измерительную систему 4 и оптический коммутатор 5. Вход измерительной системы 4 соединен со входом оптического коммутатора 5, первый выход которого подключен к образцовому оптическому волокну 1, а его второй выход к контролируемому оптическому волокну 2, при этом источник акустического воздействия расположен вблизи контролируемого волокна 2 и образцового волокна на расстоянии 0,01 м-10,0 м.FIG. 1 shows a diagram of an embodiment of the proposed method. The device includes an exemplary optical fiber 1, the strength of which σ 0 is known, a controlled optical fiber 2, a source of acoustic influence 3, a measuring system 4 and an optical switch 5. The input of the measuring system 4 is connected to the input of an optical switch 5, the first output of which is connected to a reference optical fiber 1, and its second exit to the controlled optical fiber 2, while the source of acoustic exposure is located near the controlled fiber 2 and the reference fiber at a distance of 0.01 m-10.0 m.

Устройство работает следующим образом. Предварительно измерительная система 4 через оптический коммутатор 5 подключается к образцовому оптическому волокну 1. Источник акустического воздействия 3 формирует акустический сигнал на одной частоте, который воздействует на образцовое оптическое волокно 1. Под акустическим воздействием образцовое оптическое волокно 1 в зоне воздействия изгибается с частотой сигнала акустического воздействия, что создает механические напряжения на изгибах образцового оптического волокна 1. При изгибах образцового оптического волокна 1 микротрещины на его поверхности открываются и закрываются с частотой сигнала акустического воздействия. В результате в напряженном на изгибах образцовом оптическом волокне 1 из-за микротрещин на его поверхности формируется сигнал нелинейной акустической эмиссии, который принимает распределенный акустический датчик из образцового оптического волокна 1, подключенного через оптический коммутатор 5 к измерительной системе 4. В измерительной системе 4 по результатам обработки принимаемых распределенным акустическим датчиком акустических сигналов определяются оценки амплитуд гармоник частоты воздействующего акустического сигнала для образцового оптического волокна 1 в зоне акустического воздействия. Затем измерительная система 4 через оптический коммутатор 5 подключается к контролируемому оптическому волокну 2. Источник акустического воздействия формирует акустический сигнал на той же частоте, который воздействует на контролируемое оптическое волокно 2. Под акустическим воздействием контролируемое оптическое волокно 2 в зоне воздействия изгибается с частотой сигнала акустического воздействия, что создает механические напряжения на изгибах контролируемого оптического волокна 2. При изгибах контролируемого оптического волокна 2 микротрещины на его поверхности открываются и закрываются с частотой сигнала акустического воздействия. В результате в напряженном на изгибах контролируемом оптическом волокне 2 из-за микротрещин на его поверхности формируется сигнал нелинейной акустической эмиссии, который принимает распределенный акустический датчик из контролируемого оптического волокна 2, подключенного через оптический коммутатор 5 к измерительной системе 4. В измерительной системе 4 по результатам обработки принимаемых распределенным акустическим датчиком акустических сигналов определяются оценки амплитуд гармоник частоты воздействующего акустического сигнала для контролируемого оптического волокна 2 в зоне акустического воздействия. После чего, по формуле (4) рассчитывается прочность

Figure 00000011
контролируемого оптического волокна 2.The device works as follows. Pre-measuring system 4 through an optical switch 5 is connected to an exemplary optical fiber 1. A source of acoustic influence 3 generates an acoustic signal at one frequency, which acts on an exemplary optical fiber 1. Under acoustic influence, an exemplary optical fiber 1 in the affected zone bends with the frequency of the acoustic exposure signal , which creates mechanical stresses on the bends of the exemplary optical fiber 1. When bending the exemplary optical fiber 1, microcracks on its surface open and close with the frequency of the acoustic signal. As a result, a nonlinear acoustic emission signal is formed in the bending-stressed exemplary optical fiber 1 due to microcracks on its surface, which is received by the distributed acoustic sensor from the exemplary optical fiber 1 connected through the optical switch 5 to the measuring system 4. In the measuring system 4, according to the results of processing the acoustic signals received by the distributed acoustic sensor, estimates of the amplitudes of the harmonics of the frequency of the acting acoustic signal are determined for the exemplary optical fiber 1 in the zone of acoustic exposure. Then the measuring system 4 through the optical switch 5 is connected to the controlled optical fiber 2. The acoustic stimulus generates an acoustic signal at the same frequency, which acts on the controlled optical fiber 2. Under the acoustic influence, the controlled optical fiber 2 in the affected zone bends with the frequency of the acoustic stimulus signal , which creates mechanical stresses on the bends of the controlled optical fiber 2. When bending the controlled optical fiber 2, microcracks on its surface open and close with the frequency of the acoustic signal. As a result, a nonlinear acoustic emission signal is formed in the bending-stressed controlled optical fiber 2 due to microcracks on its surface, which is received by the distributed acoustic sensor from the controlled optical fiber 2 connected through the optical switch 5 to the measuring system 4. In the measuring system 4, according to the results of processing the acoustic signals received by the distributed acoustic sensor, estimates of the amplitudes of the harmonics of the frequency of the influencing acoustic signal for the controlled optical fiber 2 in the zone of acoustic impact are determined. Then, according to the formula (4), the strength is calculated
Figure 00000011
controlled optical fiber 2.

В отличие от известного способа, которым является прототип, в предлагаемом способе при обработке сигнала, принимаемого с помощью оптического волокна как распределенного акустического датчика, выделяют сигнал нелинейной акустической эмиссии на гармониках частоты источника акустического воздействия, работающего на одной частоте. Это позволяет существенно снизить помехи, обусловленные сторонними источниками акустического воздействия, и тем самым повысить точность оценок прочности оптического волокна. А это, в свою очередь, расширяет область применения предлагаемого способа по сравнению с прототипом. In contrast to the known method, which is the prototype, in the proposed method, when processing a signal received using an optical fiber as a distributed acoustic sensor, a nonlinear acoustic emission signal is isolated at the frequency harmonics of an acoustic source operating at the same frequency. This makes it possible to significantly reduce interference caused by third-party sources of acoustic impact, and thereby increase the accuracy of assessing the strength of an optical fiber. And this, in turn, expands the scope of the proposed method in comparison with the prototype.

Источники информацииSources of information

1. Mecholsky J.J., Rice R.W., Freiman S.W. Prediction of Fracture Energy and Flaw Size in Glasses from Measurements of Mirror Size// J. of Amer. Ceram. Soc., v.57(10), pp. 440-443 (1973).1. Mecholsky J.J., Rice R.W., Freiman S.W. Prediction of Fracture Energy and Flaw Size in Glasses from Measurements of Mirror Size // J. of Amer. Ceram. Soc., V. 57 (10), pp. 440-443 (1973).

2. Castilone R.J., Glaesemann G.S., Hanson T. A. Relationship Between Mirror Dimensions and Failure Stress for Optical Fibers// Proceedings of SPIE, v.4639, pp.11-20 (2002)2. Castilone R.J., Glaesemann G.S., Hanson T. A. Relationship Between Mirror Dimensions and Failure Stress for Optical Fibers // Proceedings of SPIE, v. 4639, pp. 11-20 (2002)

3. Nelson G.J., Matthewson M.J., Lin B. A novel four-point bend test for strength measurement of optical fibers and thin beams. I. Bending analysis // J. of Lightwave Technology, v.14(4), pp. 555-563 (1996).3. Nelson G.J., Matthewson M.J., Lin B. A novel four-point bend test for strength measurement of optical fibers and thin beams. I. Bending analysis // J. of Lightwave Technology, v. 14 (4), pp. 555-563 (1996).

4. Matthewson M.J., Nelson G.J. A novel four-point bend test for strength measurement of optical fibers and thin beams. II. Statistical analysis // J. of Lightwave Technology, v.14(4), pp. 564-571 (1996).4. Matthewson M.J., Nelson G.J. A novel four-point bend test for strength measurement of optical fibers and thin beams. II. Statistical analysis // J. of Lightwave Technology, v. 14 (4), pp. 564-571 (1996).

5. ГОСТ Р МЭК 60793-1-31-2010.5.GOST R IEC 60793-1-31-2010.

6. ГОСТ Р МЭК 60793-1-33-2014.6.GOST R IEC 60793-1-33-2014.

7. IEC TR 62048:2014 Optical fibres – Reliability – Power law theory. 2014. 66 p.7. IEC TR 62048: 2014 Optical fibers - Reliability - Power law theory. 2014.66 p.

8. ITU-T G-series Recommendations – Supplement 59, SERIES G: TRANSMISSION SYSTEMS AND MEDIA, DIGITAL SYSTEMS AND NETWORKS, Guidance on optical fibre and cable reliability, (02/2018). 21 p.8. ITU-T G-series Recommendations - Supplement 59, SERIES G: TRANSMISSION SYSTEMS AND MEDIA, DIGITAL SYSTEMS AND NETWORKS, Guidance on optical fiber and cable reliability, (02/2018). 21 p.

9. Патент US 2006232403 A1.9. US Patent 2006232403 A1.

10. Jihan S., Siddiqui A. M., Sweet M. A. S. Fracture strength of E-glass fibre strands using acoustic emission // NDT & E International, v.30(6), pp.383–388 1997).10. Jihan S., Siddiqui A. M., Sweet M. A. S. Fracture strength of E-glass fiber strands using acoustic emission // NDT & E International, v. 30 (6), pp. 383–388 1997).

11. Evans A.G., Wiederhorn S.M. Proof testing of ceramic materials an analytical basis for failure prediction // International Journal of Fracture, v. 10(3), pp. 379–392 (1974).11. Evans A.G., Wiederhorn S.M. Proof testing of ceramic materials an analytical basis for failure prediction // International Journal of Fracture, v. 10 (3), pp. 379-392 (1974).

12. Hanson T.A., Glaesemann G.S. Incorporation multi-region crack growth into mechanical reliability predictions for optical fiber // Materials Science, v. 32, pp. 5305–5311 (1997).12. Hanson T.A., Glaesemann G.S. Incorporation multi-region crack growth into mechanical reliability predictions for optical fiber // Materials Science, v. 32, pp. 5305-5311 (1997).

13. Semjonov S., Glaesemann G.S. High-Speed Tensile Testing of Optical Fibers – New Understanding for Reliability Prediction. In: Suhir E., Lee Y.C., Wong C.P. (eds) Micro- and Opto-Electronic Materials and Structures: Physics, Mechanics, De-sign, Reliability, Packaging. – Springer, Boston, MA, pp. A595-A625 (2007).13. Semjonov S., Glaesemann G.S. High-Speed Tensile Testing of Optical Fibers - New Understanding for Reliability Prediction. In: Suhir E., Lee Y.C., Wong C.P. (eds) Micro- and Opto-Electronic Materials and Structures: Physics, Mechanics, De-sign, Reliability, Packaging. - Springer, Boston, MA, pp. A595-A625 (2007).

14. ГОСТ Р МЭК 60793-1-30-2010.14.GOST R IEC 60793-1-30-2010.

15. Seo D.-C., Kwon I.-B., Kim C.-Y., Yoon D.-J. Fiber optic acoustic sensors for crack growth diagnostics // Proc. of SPIE, v.7004, pp. 70044T-1-4 (2008).15. Seo D.-C., Kwon I.-B., Kim C.-Y., Yoon D.-J. Fiber optic acoustic sensors for crack growth diagnostics // Proc. of SPIE, v. 7004, pp. 70044T-1-4 (2008).

16. Sial T.R., Jin Y., Juan Z. Crack identification in Beams by Vibration based analysis techniques – A Review // International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR), v.07(10), pp. 2278 -7798 (2018).16. Sial T.R., Jin Y., Juan Z. Crack identification in Beams by Vibration based analysis techniques - A Review // International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR), v. 07 (10), pp. 2278 -7798 (2018).

17. Патент RU 2659575 C1.17. Patent RU 2659575 C1.

18. Shao Y., Yu Y., Zhang Y., Wei S., Li X. Analysis of acoustic emission signal characteristics based on the crack pattern of stress corrosion cracking// Tenth International Conference on Sensing Technology (ICST), pp. 1-5 (2016).18. Shao Y., Yu Y., Zhang Y., Wei S., Li X. Analysis of acoustic emission signal characteristics based on the crack pattern of stress corrosion cracking // Tenth International Conference on Sensing Technology (ICST), pp. 1-5 (2016).

19. Wang R., Wu Q., Yu F., Okabe Y., Xiong K. Modeling of contact acoustic nonlinearity for evaluating fatigue crack in metal plate// NDT.net Issue: 2018-02, The 9th International Symposium on NDT in Aerospace, pp.1-5 (2017).19. Wang R., Wu Q., Yu F., Okabe Y., Xiong K. Modeling of contact acoustic nonlinearity for evaluating fatigue crack in metal plate // NDT.net Issue: 2018-02, The 9th International Symposium on NDT in Aerospace, pp. 1-5 (2017).

20. Muanenda Y. Recent Advances in Distributed Acoustic Sensing Based on Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometry // Hindawi Journal of Sensors, v. 2018, ID 3897873, 16 p. (2018).20. Muanenda Y. Recent Advances in Distributed Acoustic Sensing Based on Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometry // Hindawi Journal of Sensors, v. 2018, ID 3897873, 16 p. (2018).

21. He Z., Liu Q., Fan X., Chen D., Wang S., Yang G. A Review on Advances in Fiber-optic Distributed Acoustic Sensors (DAS) // CLEO Pacific Rim 2018, Th2L.1.pdf, 2 p. (2018).21. He Z., Liu Q., Fan X., Chen D., Wang S., Yang G. A Review on Advances in Fiber-optic Distributed Acoustic Sensors (DAS) // CLEO Pacific Rim 2018, Th2L.1. pdf, 2 p. (2018).

22. Патент RU 2516346 C1.22. Patent RU 2516346 C1.

23. Cowking A., Attou A., Siddiqui A.M., Sweet M.A .S., Hill R. Testing E-glass fibre bundles using acoustic emission // J. Mater. Sci. v. 26, pp.1301–1310 (1991).23. Cowking A., Attou A., Siddiqui A.M., Sweet M.A.S., Hill R. Testing E-glass fiber bundles using acoustic emission // J. Mater. Sci. v. 26, pp. 1301-1310 (1991).

24. Патент US 10605783 B2.24. US patent 10605783 B2.

25. Патент RU 2743737 С1.25. Patent RU 2743737 C1.

26. Zaitsev V.Yu., Gusev V.É., Castagnéde B. “Interaction of acoustic waves with cracks: Elastic and inelastic nonlinearity mechanisms on different time scales”, Acoustical Physics 51(1), 567–577(2005).26. Zaitsev V.Yu., Gusev V.E., Castagnéde B. “Interaction of acoustic waves with cracks: Elastic and inelastic nonlinearity mechanisms on different time scales”, Acoustical Physics 51 (1), 567-577 (2005).

Claims (6)

Способ неразрушающего контроля прочности оптического волокна, заключающийся в том, что в оптическом волокне создают напряжение с помощью источника акустического воздействия, расположенного вблизи оптического волокна, это же оптическое волокно с подключенной к нему измерительной системой используют как распределенный акустический датчик, с помощью которого регистрируют акустической сигнал в зоне акустического воздействия, по результатам обработки данного сигнала выделяют сигнал акустической эмиссии и сигнал акустического воздействия, причем при одних и тех же условиях измерения предварительно выполняют для образцового оптического волокна, прочность которого известна, а затем для контролируемого оптического волокна, после чего рассчитывают прочность контролируемого оптического волокна, отличающийся тем, что напряжение в оптическом волокне создают источником акустического воздействия, работающим на одной частоте, при обработке регистрируемого сигнала выделяют из него сигнал нелинейной акустической эмиссии на гармониках частоты источника акустического воздействия и рассчитывают прочность контролируемого оптического волокна по формулеA method for non-destructive testing of the strength of an optical fiber, which consists in creating a voltage in the optical fiber using an acoustic source located near the optical fiber, the same optical fiber with a measuring system connected to it is used as a distributed acoustic sensor, with which an acoustic signal is recorded in the zone of acoustic exposure, according to the results of processing this signal, an acoustic emission signal and an acoustic exposure signal are isolated, and under the same conditions, measurements are preliminarily performed for a reference optical fiber, the strength of which is known, and then for the controlled optical fiber, after which the strength of the controlled optical fiber, characterized in that the voltage in the optical fiber is created by an acoustic source operating at the same frequency, when processing the recorded signal, a nonlinear acoustic signal is isolated from it static emission at harmonics of the frequency of the acoustic source and calculate the strength of the controlled optical fiber according to the formula
Figure 00000012
, (4)
Figure 00000012
, (4)
где
Figure 00000013
,
Figure 00000014
– оценки прочности образцового и контролируемого оптического волокна, соответственно;
where
Figure 00000013
,
Figure 00000014
- assessing the strength of the exemplary and controlled optical fiber, respectively;
Figure 00000015
,
Figure 00000016
– амплитуды регистрируемого сигнала на частоте источника акустического воздействия для образцового и контролируемого оптического волокна, соответственно;
Figure 00000015
,
Figure 00000016
- the amplitude of the recorded signal at the frequency of the acoustic source for the exemplary and monitored optical fiber, respectively;
где
Figure 00000017
,
Figure 00000018
– амплитуды регистрируемого сигнала на i-й гармонике частоты источника акустического воздействия для образцового и контролируемого оптического волокна, соответственно;
where
Figure 00000017
,
Figure 00000018
- the amplitude of the recorded signal at the i- th harmonic of the frequency of the acoustic source for the exemplary and controlled optical fiber, respectively;
N – число гармоник частоты источника акустического воздействия, которые можно выделить на спектральной характеристике регистрируемого сигнала на фоне помех. N is the number of harmonics of the frequency of the acoustic source that can be distinguished on the spectral characteristic of the recorded signal against the background of noise.
RU2021110166A 2021-04-13 2021-04-13 Method for non-destructive testing of optical fiber strength RU2758340C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110166A RU2758340C1 (en) 2021-04-13 2021-04-13 Method for non-destructive testing of optical fiber strength

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110166A RU2758340C1 (en) 2021-04-13 2021-04-13 Method for non-destructive testing of optical fiber strength

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758340C1 true RU2758340C1 (en) 2021-10-28

Family

ID=78466406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021110166A RU2758340C1 (en) 2021-04-13 2021-04-13 Method for non-destructive testing of optical fiber strength

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758340C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1383168A1 (en) * 1986-04-28 1988-03-23 Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова Optical method of checking strength of sheet fibre transparent materials and process of making same
SU1735761A1 (en) * 1989-10-23 1992-05-23 Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения Acoustic emission method of strength checking
US20050206889A1 (en) * 2004-01-30 2005-09-22 Promet International, Inc. Optical fiber inspection device
WO2010020795A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 Qinetiq Limited Registered Office Fibre optic acoustic sensing
RU2743737C1 (en) * 2020-07-13 2021-02-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Method for controlling optical fiber strength

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1383168A1 (en) * 1986-04-28 1988-03-23 Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова Optical method of checking strength of sheet fibre transparent materials and process of making same
SU1735761A1 (en) * 1989-10-23 1992-05-23 Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения Acoustic emission method of strength checking
US20050206889A1 (en) * 2004-01-30 2005-09-22 Promet International, Inc. Optical fiber inspection device
WO2010020795A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 Qinetiq Limited Registered Office Fibre optic acoustic sensing
RU2743737C1 (en) * 2020-07-13 2021-02-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Method for controlling optical fiber strength

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lowe et al. The low frequency reflection characteristics of the fundamental antisymmetric Lamb wave a 0 from a rectangular notch in a plate
Kołakowski et al. Structural health monitoring of a railway truss bridge using vibration-based and ultrasonicmethods
Wang et al. Phase-shifted fiber Bragg grating sensing network and its ultrasonic sensing application
Qiu et al. Measurement of structural vibration by using optic-electronic sensor
JPH11511243A (en) Method and apparatus for predicting structural integrity by evaluating modal damping coefficients
RU2743737C1 (en) Method for controlling optical fiber strength
CN106290566A (en) The method and system of the fatigue properties of contactless assessment composite structure
Lee et al. Damage detection method for large structures using static and dynamic strain data from distributed fiber optic sensor
RU2758340C1 (en) Method for non-destructive testing of optical fiber strength
CN110554091A (en) optical inspection system, optical inspection method, and aircraft structure
Muc et al. METHODS OF CRACKS DETECTION IN MARINE STRUCTURES'WELDED JOINTS BASED ON SIGNALS'TIME WAVEFORM ANALYSIS
KR101257203B1 (en) Apparatus and method for evaluating micro damage of materials using nonlinear laser-generated surface wave
Moslehi et al. Multifunctional fiber Bragg grating sensing system for load monitoring of composite wings
RU2762885C1 (en) Optical fiber strength control method
Korenska et al. Experimental study of the nonlinear effects generated in a concrete structure with damaged integrity
Venkat et al. Acoustics based assessment of a composite material under very high cycle fatigue loading
Mendoza et al. Fully integrated hybrid “Piezoelectric/Fiber Optic” acousto-ultrasound sensor network (FAULSense™) SHM system
Sofge Structural health monitoring using neural network based vibrational system identification
Masserey Ultrasonic surface crack characterization using Rayleigh waves
Lee et al. Monitoring of fatigue crack growth in steel structures using intensity-based optical fiber sensors
Frizzarin An Experimental Study on the Correlation Between Residual Prestress Force in Pre-Tensioned and Post-Tensioned Concrete Beams and Non-Destructive Tests
Ajabshir et al. Wave Propagation Techniques for the Condition Assessment of Timber Structures: A Review
Lin Non-destructive measurement for Young’s modulus using a self-mixing laser diode
Van Damme et al. Nonlinear Resonant Acoustic Spectroscopy
da Costa Oliveira Health monitoring of FRP using acoustic emission and fibre optic techniques
点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载