Адресная волоконная брэгговская структура с волновой и фазовой компонентами как новый инструмент радиофотонных технологий мониторинга и технического диагностирования трубопроводов электростанций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Куликов Евгений Владимирович

• Куликов Евгений Владимирович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Куликов Евгений Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МОНИТОРИНГ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ПЕРЕХОДА К РАДИОФОТОННЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

1.1 Трубопроводы электростанцийи контроль их структурной целостности

как объект онлайн мониторинга_и технического диагностирования

1.2 Существующие методы контроля собственных частот колебаний, параметров ударных волн и взаимодействия

трубопроводов с опорами

1.3 Волоконные брэгговские решетки, датчики на их основе

и методы установки датчиков на трубопроводах

1.4 Обоснование необходимости применения радиофотонных технологий для построения многосенсорной системы онлайн контроля

ударной волны давления в трубопроводах

1.5 Постановка задачи синтеза АВБС с волновой и фазовой компонентами для решения частных задач онлайн мониторинга

и технического диагностирования трубопроводов

1.6 Выводы по главе. Постановка задач дальнейших исследований

ГЛАВА 2. АДРЕСНАЯ ВОЛОКОННАЯ БРЭГГОВСКАЯ СТРУКТУРА

С ВОЛНОВОЙ И ФАЗОВОЙ КОМПОНЕНТАМИ КАК НОВЫЙ ИНСТРУМЕНТ РЕАЛИЗАЦИИ

РАДИОФОТОННЫХ СЕНСОРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

2.1 Математическая модель адресной волоконной

брэгговской структуры с волновой и фазовой компонентами

2.2 Моделирование спектральной характеристики адресной волоконной брэгговской структуры

с волновой и фазовой компонентами

2.3 Математическое моделирование принципа работы волоконно-оптического датчика на основе

АВБС с волновой и фазовой компонентами

2.4 Анализ вариантов опроса_адресной волоконной брэгговской структуры

с волновой и фазовой компонентамипри работе в режиме отражения

2.5 Технологии изготовления адресной волоконной

брэгговской структуры с волновой и фазовой компонентами

2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАДИОФОТОННЫЕ АКСЕЛЕРОМЕТРЫ ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ ТРУБОПРОВОДА

НА ОСНОВЕ АДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ СТРУКТУР С ВОЛНОВОЙ И ФАЗОВОЙ КОМПОНЕНТАМИ

3.1 Анализ конструкции акселерометров

на основе волоконных брэгговских решеток

3.2 Акселерометры на адресных волоконных брэгговских структурах

с волновой и фазовой компонентами

3.3 Структурная радиофотонная схема_двух-волоконного акселерометра на основе двух адресных волоконных брэгговских структур

с волновой и фазовой компонентами,_работающих на отражение

3.4 Математическая модель процесса измерения вибрации в режиме работы четырех-волоконного акселерометра

с четырьмя адресными волоконными брэгговскими структурами с волновой и фазовой компонентами, работающими на пропускание

3.5 Обобщенная структурная схема

квази-распределенной радиофотонной системы мониторинга собственных колебаний трубопровода с использованием акселерометров на параллельно и попарно включенных

адресных волоконных брэгговских структурах

с волновой и фазовой компонентами

3.6 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ

ПОДЗЕМНЫХ И НАДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

МЕТОДОМ УДАРНОЙ ВОЛНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ АДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ

СТРУКТУР С ВОЛНОВОЙ И ФАЗОВОЙ КОМПОНЕНТАМИ

4.1 Параметры гидравлического удара

4.2 Система контроля параметров фронта ударной волны в подземном трубопроводе по продольной деформации адресных двухкомпонентных волоконных

брэгговских структур комбинированного типа

4.3 Система контроля параметров фронта ударной волны

в опоре надземного трубопровода по поперечной деформации адресных двухкомпонентных волоконных

брэгговских структур комбинированного типа

4.4 Обобщенная структурная схема квази-распределенной радиофотонной системы контроля поперечной нагрузки труба-опора на основе адресных волоконных брэгговских структур

с волновой и фазовой компонентами

4.5 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

И ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АРМ - автоматизированное рабочее место;

АСУ - автоматизированная система управления;

АЦП - аналогово-цифровой преобразователь;

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;

БВП - блок вычислений и преобразований;

БО - блок обработки;

БПФ - быстрое преобразование Фурье;

ВАК - высшая аттестационная комиссия;

ВБР - волоконная брэгговская решетка;

ВБС - волоконная брэгговская структура;

ВОД - волоконно-оптический датчик;

ИФП - интерферометр Фабри-Перо;

ЛД - лазерный диод;

ЛИ - лазерный излучатель;

М - мониторинг;

МК - микроконтроллер;

МСМ - механическая структура металла;

МСП - механическая структура полимера;

МСЦ - мониторинг структурной целостности;

МТД - мониторинг и техническое диагностирование;

НДС - напряженно-деформированное состояние;

НФ - наклонный фильтр, аналог ОФНЛХ;

ОАС - оптический анализатор спектра;

ОЛМ - онлайн-мониторинг;

ОО - оптический объединитель;

ОР - оптический разветвитель;

ОРФ - оптический режекторный фильтр;

ОУФ - оптический узкополосный фильтр;

ОФНЛХ - оптический фильтр с наклонной линейной характеристикой;

ПЛД - перестраиваемый лазерный диод;

ПО - программное обеспечение;

РАИ - радиофотонный адресный интеррогатор;

РВСиМ - размер, вес, стоимость и потребляемая мощность;

РТ - рабочая точка;

РФ - режекторный фильтр;

РФИ - радиофотонный интеррогатор;

РФС - радиофотонная система;

СПДЧ - сверхузкополосный пакет дискретных частот;

ТД - техническое диагностирование;

ТО - техническое обслуживание;

ТП - трубопровод;

ФД - фотодетектор;

ФП - фотоприемник;

ФУВ - фронт ударной волны;

ШЛД - широкополосный лазерный диод;

ШПУ - широкополосный усилитель;

ШФД - широкополосный фотодетектор;

ЭВАЦ - электронный векторный анализатор цепей;

ЭС - электростанция;

AWG - упорядоченная волноводная решетка; DAS - распределенное акустическое зондирование;

EFPI - внешний интерферометр Фабри-Перо;

NPW - negative pressure wave (отрицательная волна давления);

OFDR - метод оптической рефлектометрии в частотной области;

OTDR - метод оптической рефлектометрии во временной области;

SGP - Smart Grid Plus (концепция интеллектуальных энергетических сетей с

встроенными волоконно-оптическими сенсорными сетями и сетями связи);

(А+А/л)-АВБС - адресная волоконная брэгговская структура с волновой и фазовой

компонентами;

^-ВБР - волновая компонента АВБС; А/л-ВБР - фазовая компонента;

А-А1, Хм, и ^А3 - длины волн пиков отражения, соответствующих центральным

длинам волн ^-ВБР компоненты и субкомпонент А/л-ВБР;

^В(Х/П-ВБР) - центральная длина волны окна прозрачности А/л-ВБР;

^В(Х-ВБР) - центральная длина волны окна прозрачности ^-ВБР;

ААао, ААадь А^ад2, и ААадз - адресные основная и дополнительные разности длин

волн между компонентами (А+А/л)-АВБС, пм;

юАО, юАдь ©Ада, и юАд3 - адресные (круговые) основная и дополнительные частоты, как разность круговых частот между компонентами (А+А/л)-АВБС, рад; /ао, /ад1,/Ада, и/адз - адресные (циклические) основная и дополнительные частоты, как разность циклических частот между компонентами (А+А/л)-АВБС, Гц; КНИТУ-КАИ - Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ;

НИИ ПРЭФЖС - научно-исследовательский институт прикладной электродинамики, фотоники и живых систем; ПИШ - передовая инженерная школа;

ПСАЛ - программа стратегического академического лидерства; РФМТ - кафедра радиофотоники и микроволновых технологий.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Адресная волоконная брэгговская структура с волновой и фазовой компонентами как новый инструмент радиофотонных технологий мониторинга и технического диагностирования трубопроводов электростанций»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. В последнее время созрела настоятельная необходимость в оптимизации обслуживания, направленного на повышение как надежности, так и эффективности работы трубопроводного транспорта тепловых и атомных электростанций. Столкнувшись с длительным периодом эксплуатации существующих трубопроводов (ТП) и необходимостью строительства новых конструкций, требуется разработать стратегию, которая позволит увеличить периоды непрерывной и безопасной эксплуатации, что позволит реже проводить мероприятия по их обслуживанию. Наблюдается растущая тенденция перехода от концепции профилактического (планового) обслуживания к диагностическому, в зависимости от состояния ТП и его компонентов. В связи с указанной тенденцией должны быть разработаны и внедрены различные методы онлайн-мониторинга состояния ТП, мониторинга их структурной целостности, неразрушающие методы контроля и технического диагностирования. Выбор компонентов ТП для обслуживания на основе онлайн-мониторинга, выбор ключевых параметров для мониторинга структурной целостности, оценка результатов мониторингов являются вопросами, влияющими на эффективность технического диагностирования ТП.

Следует отметить, что онлайн-мониторинг (ОЛМ) состояния, используется в большей мере в отношении атомных электростанций в силу их более существенного негативного влияния на окружающую среду и экономику в случае аварии, а мониторинг структурной целостности (МСЦ) или техническое

диагностирование (ТД) - в отношении тепловых. ОЛМ включает в себя обнаружение и диагностику отклонений посредством долгосрочного наблюдения за сигналами процессов во время эксплуатации ТП. Согласно определений МАГАТЭ, Россетей, Ростехнадзора термин ОЛМ относится к следующей ситуации: контролируемый ТП находится в эксплуатации, активен и доступен (онлайн); ТП работает, включая запуск, нормальную стационарную работу и переходный режим отключения; тестирование проводится на месте неразрушающим, пассивным способом. МСЦ определяется как процесс реализации стратегии обнаружения повреждений, которая включает: наблюдение за ТП с течением времени с использованием периодически отбираемых измерений динамического отклика из сети датчиков; извлечение чувствительных к повреждениям ключевых характеристик из этих измерений и статистический анализ этих характеристик для определения текущего состояния ТП и, если возможно, выполнение прогноза срока его службы. В ТД ТП предусмотрена и активная фаза его отключения в случае определения признаков возникновения аварии, которое производится, как правило, с выводом ТП из эксплуатации или в период технического обслуживания (ТО).

Наиболее важными преимуществами внедрения комплексной системы онлайн мониторинга и технического диагностирования (МТД) являются предотвращение преждевременных поломок, снижение затрат на ТО, удаленные контроль и диагностика, а также повышение коэффициента эффективности использования ТП. На современном этапе развитие МТД в значительной степени сосредоточено на создании своего рода «интеллектуальной сенсорной сети» для мониторинга элементов ТП и параметров процессов в них, в то время как ОЛМ занимается выбором параметров и компонентов для мониторинга с использованием существующей сенсорной техники и оценкой результатов мониторинга.

Основные фонды ТП, как и вся инфраструктура электростанций, стареет. В настоящее время износ основных фондов ТП составляет более 50%. Однако в последние годы Россети и Ростехнадзор отмечают тенденцию к снижению

аварийности, но считает необходимым решить ряд вопросов, которые могут привести впоследствии к возникновению аварийных ситуаций. Так, отмечается недостаточный объем капитальных ремонтов, низкий уровень диагностики возможных дефектов, а также низкую оснащенность системами МТД. Особенностью России является часто используемый надземный способ прокладки ТП ЭС на опорах на свайном основании, например, в районах распространения многолетнемерзлых грунтов и термокарстов, и других случаях, определенных особенностями местности, сопряженными с электростанциями.

Прямые и косвенные методы МТД ТП разнообразны и подробно рассмотрены в различных источниках. В отличие от традиционных программных и инструментальных подходов, базирующихся на различных физических принципах, волоконно-оптические методы становятся все более важным инструментом для МТД ТП, благодаря своим уникальным преимуществам в чувствительности, возможности мультиплексирования и невосприимчивости к электромагнитным помехам, что особенно важно для работы на ТП ЭС.

Являясь одной из самых популярных технологий волоконно-оптических датчиков (ВОД), волоконная брэгговская решетка (ВБР) обладает рядом преимуществ по сравнению с обычными электрическими, ультразвуковыми и пьезоэлектрическими датчиками, такими как малый размер, легкий вес, взрывозащищенность, химическая стабильность, гибкость, устойчивость к электромагнитным помехам и возможность мультиплексирования для организации квази-распределенных сенсорных сетей.

Датчики на ВБР можно легко закрепить на поверхности труб, практически не влияя на их динамические характеристики, так как его размеры и вес невелики. Кроме того, этот тип датчика подходит для работы в сети, которая может быть плотно мультиплексирована, работать в легковоспламеняющейся среде с серьезными электромагнитными помехами.

Таким образом, датчик на ВБР был принят для решения ряда частных задач МТД ТП, рассматриваемых в диссертации: вибраций, для контроля предпосылок и появления утечек продукта (ОЛМ), и деформации труб, вызванной волной

ударного или отрицательного давления, как подземных, так и надземных ТП, и оценке ее воздействия на опоры последних, для оценки структурной целостности ТП, а также возможности решения и других задач МТД.

Исследованиям ВБР, многосенсорных систем на их основе, систем пассивного и активного МТД ТП посвящены труды российских ученых С.А. Васильева, И.О. Медведкова, А.Х. Султанова, И.Л. Виноградовой, А.В. Бурдина, С.А. Бабина, О.В. Иванова, А.С. Раевского, Т.И. Мурашкиной, А.В. Голенищева-Кутузова, В.П. Первадчука, М.В. Дашкова и др., ведущих исследований в НЦВО РАН, УУНиТ, ПГУТИ, НГУ, УФ ИРЭ РАН, ННГТУ им. Р.Е. Алексеева, ПГУ, КГЭУ и др. Известны разработки зарубежных ученых E. Udd, J.P, Yao, I. Bennion, A. Loyassa, X. Chen, J. Wang, J. Capmany и др. Практические разработки фирм Нева Технолоджи, OPSENS, FiberSense, ПАО ПНППК, Инверсия-Сенсор и др. применяются для построения волоконных сенсорных систем различного назначения. Ежегодно ведущие научные общества проводят международные симпозиумы и конференции, посвященные данной проблематике. Среди самых значительных - симпозиумы РНТОРЭС, РОС, РОНКТД, IEEE, OSA, SPIE.

При этом общими остаются ряд нерешенных задач.

Одним из основных направлений применения датчиков на ВБР является измерение деформации или других параметров, сводимых к давлению, что делает их очень подходящими для ряда частных приложений МТД ТП. ВБР кодируется информацией о длине волны в оптическом диапазоне, что делает датчик ВБР самокалибрующимся и независимым от колебаний уровня освещенности. Возможности крупномасштабного мультиплексирования могут позволить датчикам ВБР обнаруживать квази-распределенные вибрации и изменения давления вдоль ТП и в отдельные его точках. Однако, кодирование по длине волны не отвечает требованиям эффективной адресности ВОД и для опроса требует дорогостоящих, и, не всегда пригодных, для работы в полевых условиях устройств опроса - оптико-электронных интеррогаторов. Неудивительно, что многие исследователи предпочли методам на основе ВБР другие физические механизмы, основанные на рассеяниях Рэлея, Бриллюэна и Рамана. Однако их стоимость и

сложность эксплуатации в несколько раз перекрывают указанные параметры для квази-распределенных систем мониторинга на ВБР.

Проблема возврата к квази-распределенному мониторингу и его адресной модификации была решена в Казанской школе радиофотоники КНИТУ-КАИ, которая предложила заменить ВБР на адресные волоконные брэгговские структуры (АВБС). Общим преимуществом АВБС является возможность их мультиплексирования по адресным радиочастотам и реализация радиофотонного опроса, что позволяет строить многосенсорные мультипараметрические сети с высокой точностью и низкой стоимостью измерений за счет замены оптоэлектронных интеррогаторов на радиофотонные. Классические двухкомпонентные АВБС делятся на два типа: волновые (2А-АВБС), состоящие из двух однородных по фазе ВБР с разными центральными длинами волн, разнесенными на адресную радиочастоту, и фазовые (2п-АВБС), представляющие собой ВБР, содержащую два фазовых п-сдвига, также разнесенных на адресную радиочастоту.

С одной стороны, 2А-АВБС проще мультиплексируются по топологии «последовательная шина», оптимальная топология для 2п-АВБС - «параллельная шина». С другой стороны, 2п-АВБС позволяют получить высокую разрешающую способность измерений в силу более узкой полосы пропускания окон прозрачности (единицы-десятки МГц), чем спектр отражения ВБР у 2А-АВБС (сотни МГц-единицы ГГц). Поэтому одной из главных задач данной диссертации является создание АВБС, обладающей преимуществами обоих описанных типов структур и состоящей из одной волновой и одной фазовой ВБР с одним фазовым л-сдвигом.

Обозначим такую АВБС с волновой и фазовой компонентами как (А+А/л)-АВБС.

Для проверки работоспособности (А+А/л)-АВБС и проверки их преимуществ выберем решение задач контроля температуры, контроля вибраций, а именно, собственных механических колебаний трубы в режиме эксплуатации подземного трубопровода, вызванных изменением давления в трубе в отсутствии или наличии утечек, для мониторинга, и задач измерения скорости распространения фронта

ударной волны давления в подземном и надземном ТП и ее воздействия на опору свай надземного ТП для ТД.

По решению первой задачи, достаточно типовой, можно сравнить новые полученные результаты с аналогичными и верифицировать их. По решению второй и третьей будут получены новые результаты, связанные с преимуществами применения нового типа датчика (А+А/л)-АВБС, способного работать одновременно как на пропускание, так и на отражение, особенно в квазираспредленных системах, установленных на протяженных участках ТП. Вероятность получения преимуществ (А+А/л)-АВБС по сравнению с 2^-АВБС и 2п-АВБС основывается, во-первых, на том, что несмотря на двухкомпонентность (А+А/л)-АВБС, фактически ее можно отнести к виду трехкомпонентных, которые, как известно, более устойчивы к межадресным коллизиям. Во-вторых, процесс записи компоненты с одним фазовым п-сдвигом существенно проще, чем с двумя. В-третьих, поскольку ее окно прозрачности достаточно узкое, можно сформировать дополнительный адрес в структуре (А+А/л)-АВБС, который лежит в области десятков МГц - единиц ГГц, и использовать в структуре радиофотонного интеррогатора более дешевый узкополосный фотоприемник. Вероятность получения преимуществ (А+А/л)-АВБС по сравнению с трехкомпонентными 3А,-АВБС и 3п-АВБС основывается, на том, что при всех преимуществах двух последних, изготовление первых существенно проще, хотя преимущества трехкомпонентных АВБС сохраняются и в (А+А/л)-АВБС.

Отмеченные выше обстоятельства обуславливают актуальность темы и постановку научно-технической задачи разработки двухкомпонентных комбинированных (А+А/л)-АВБС для мониторинга контроля ключевых параметров эксплуатации и ТД ТП, в принципе сводимых к измерению давления. Тематика и содержание работы соответствуют планам научных исследований, выполняемых КНИТУ-КАИ, в том числе в рамках программы «Приоритет-2030» Минобрнауки РФ.

Объект исследования - волоконные брэгговские решетки и структуры как инструмент реализации оптоэлектронных и радиофотонных технологий

мониторинга и технического диагностирования трубопроводов электростанций, оптоэлектронные и радиофотонные системы на их основе.

Предмет исследования - адресные волоконные брэгговские структуры с волновой и фазовой компонентами как новый инструмент реализации радиофотонных технологий мониторинга и технического диагностирования трубопроводов электростанций, радиофотонные системы на их основе.

Цель исследования - улучшение метрологических и технико-экономических характеристик радиофотонных систем для мониторинга и технического диагностирования трубопроводов электростанций с использованием нового инструмента реализации радиофотонных сенсорных технологий и технологий многосенсорного мультиплексирования - адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами с учетом различия спектральных характеристик компонент последних при работе на отражение и возможности параллельного попарного включения как в целом, так и по отдельным компонентам при работе на пропускание.

Научная задача исследования состоит в разработке методов анализа и принципов построения адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами и радиофотонных систем на их основе для мониторинга и технического диагностирования трубопроводов электростанций с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками, при реализации в них радиофотонных сенсорных технологий контроля, основанных с одной стороны на изменении величин продольных и поперечных деформаций, вызванных соответственно ускорением инертной массы в акселерометре, установленном на трубопроводе, изменением радиальной геометрии под воздействием ударной волны, изменением поляризационных свойств распространения лазерного излучения в волокне при поперечном давлении трубы на опору, а с другой стороны - на регистрации параметров оптических сигналов каждой компоненты указанных структур, полученных в оптическом диапазоне при реализации асимметричного или параллельного попарного режимов работы сенсоров на отражение и пропускание, и на измерении параметров измерительного преобразования по

огибающей их биений в радиодиапазоне, что кроме функции контроля позволяет реализовать технологии мультиплексирования сенсоров и адресного характера измерений с их локализацией по месту установки на трубопроводе.

Для достижения цели и решения научной задачи диссертации сформулированы основные направления исследований:

1. Исследование существующих и перспективных методов и средств оптоэлектронной и радиофотонной сенсорики для мониторинга и технического диагностирования ТП по ключевым параметрам, сводящимся к изменению температуры и давления в нем; определение путей дальнейшего развития для этих целей радиофотонных технологий на основе использования адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами как нового инструмента сенсорных систем и систем адресного мультиплексирования.

2. Построение математической модели спектральной характеристики адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами, определение по ней основного и дополнительных адресов структуры, анализ ее оптомеханики, исследование возможных конфигураций и схем включения структур при работе на отражение и пропускание, определение радиофотонных технологий их интеррогации, а также анализ и выбор методов их записи в волокне. Проведение компьютерных и физических экспериментов для верификации полученных аналитических выражений и измерительных характеристик.

3. Разработка принципов построения волоконно-оптических датчиков и квази-распределенных радиофотонных систем на основе адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами для акселерометрического мониторинга вибраций при работе на отражение и пропускание на протяженных участках трубопроводов, а также устройств их мультиплексирования и интеррогации.

4. Разработка принципов построения волоконно-оптических датчиков и квази-распределенных радиофотонных систем на основе адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами для технического диагностирования трубопроводов при прохождении фронта ударной волны

давления на протяженных участках и в зоне его контакта с опорами с анализом продольных и поперечных деформаций соответственно, а также устройств их мультиплексирования и интеррогации.

5. Разработка практических рекомендаций по построению квази-распределенных радиофотонных систем на основе адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами для решения частных задач онлайн мониторинга и технического диагностирования структурной целостности трубопроводов, а также решения сопутствующих задач.

Методы исследования, достоверность, обоснованность результатов. При выполнении данной диссертационной работы применялись методы решения задач математической физики для процессов, происходящих в ТП по давлению и по температуре; оптомеханики оптического волокна с записанными в него адресными брэгговскими решетками с волновой и фазовой компонентами, установленными на ТП в соответствующем корпусе или аппликаторе; математические методы моделирования сенсоров в оптическом диапазоне и методы радиофотонной обработки спектральной информации, полученной с сенсоров, включая метод быстрого преобразования Фурье для адресного анализа радиочастотной информации с мультиплексированных сенсоров системы.

Обоснованность и достоверность результатов определяются использованием известных положений фундаментальных наук; корректностью используемых математических моделей и их адекватностью реальным физическим процессам; совпадением теоретических результатов с данными экспериментов и исследованиями других авторов.

При решении задач использованы современные программные средства, в том числе пакеты прикладных программ MATLAB, Mathcad, Optiwave Grating, Optiwave System.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и литературы, включающего 226 наименований, и приложения. Работа без приложения изложена на 229 страницах машинописного текста, включая 78 рисунков и 4 таблицы.

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы: актуальность, цель, задачи исследований, научная новизна и практическая значимость, методы исследований, достоверность, реализация и внедрение полученных результатов, апробация и публикации, основные защищаемые положения. Приведены структура и краткое содержание диссертации.

В первой главе решена задача исследования существующих и перспективных методов и средств волоконно-оптической и радиофотонной сенсорики для мониторинга и контроля ключевых параметров ТП по изменению температуры и давления в нем, по результатам которых определены пути дальнейшего развития для этих целей радиофотонных систем на основе использования АВБС с волновой и фазовой компонентами как новых чувствительных элементов и элементов адресного мультиплексирования.

В разд. 1.1 представлены основные аспекты контроля структурной целостности ТП, определенные экономическими факторами, а также статистика неисправностей, собранная на основе практики их эксплуатации в энергосистеме страны. Приведены прогнозы по развитию систем контроля ТП на мировом уровне, рекомендованные ГОСТ РФ параметры контроля и требования к процедурам их проведения. Среди этих параметров и процедур наиболее экономичными и глобальными являются методы контроля собственной частоты колебаний и управляемых акустических волн (мониторинг), а также взаимодействия трубы с опорой, отражающее изменения в них, как наиболее информативные (техническое диагностирование), обладающие малой стоимостью и малыми рисками влияния на всю систему ТП в целом во время их установки и эксплуатации.

В разд. 1.2 обсуждены особенности и проблемы существующих методов мониторинга собственных частот колебаний, параметров ударных волн и взаимодействия ТП с опорами. Обозначенные проблемы с существующими методами онлайн мониторинга ТП подтверждают, что существует потребность в новых методах, которые могут применяться к различным ТП ЭС и могут обнаруживать дефекты с высокой точностью и в течение длительного периода времени. Одной из потенциальных технологий, отвечающей критериям создания

таких методов, является волоконно-оптическая технология, на базе которой формируются ВБР с известными их преимуществами.

В разд. 1.3 рассмотрены технологии ВБР, датчики на их основе и методы установки датчиков на трубопроводах. Современные ВОД на ВБР могут обнаруживать широкий спектр возмущений, таких как температура, деформация, давление, акустические колебания, течение и другие. Рассматриваемые нами три ключевых параметра для онлайн мониторинга могут быть сведены к давлению и его изменениям. Приведенный анализ достоинств и недостатков указанных датчиков позволил сформировать две задачи: обоснования перехода к радиофотонным технологиям контроля и создания АВБС на основе ВБР, адаптированных к ним.

В разд. 1.4 на примере многосенсорной системы МТД ТП по параметрам распространения фронта ударной волны давления в ТП обоснована необходимость применения радиофотонных технологий. Сформулирована общая концепция замены оптико-электронных систем мониторинга на радиофотонные, которая состоит из оценки предложенных методов с точки зрения стоимости и риска их внедрения.

В разд. 1.5 оценивается возможность решения задачи синтеза новых АВБС для решения частных задач онлайн мониторинга ТП по ключевым параметрам. Дается оценка преимуществ и недостатков волновых и фазовых типов АВБС и ставится задача по их развитию и устранению недостатков соответственно. Предлагается новый тип АВБС комбинированного асимметричного типа с волновой и фазовой компонентами.

В разд. 1.6 приведены выводы по главе и сформулированы объект, предмет, цель, основная научная задача и направления исследований по диссертации.

Вторая глава диссертации посвящена решению задачи анализа оптомеханики АВБС с волновой и фазовой компонентами, построение их математической модели для исследования процессов измерения температуры и давления, формирования и стабильности адресов, радиофотонных методов интеррогации и для разработки методов их записи в волокне. Для верификации

полученных аналитически выражений и измерительных характеристик проведены компьютерные и физические эксперименты.

В разд. 2.1 разрабатывается математическая модель (А+А/л)-АВБС с использованием методов матриц передачи и связанных мод и показано формирование трехчастотного спектрального отклика структуры на отражение с основной и дополнительными адресными частотами. Обсуждаются особенности работы такой структуры на пропускание.

Преимущества использования в качестве чувствительного элемента ВОД на (А+А/л)-АВБС по сравнению с АВБС других видов является формирование адреса как в гига-, так и мегагерцовом диапазоне, что позволяет в ряде приложений снизить стоимость радиофотонного интеррогатора по фотоприемнику, возможность различать малые уходы двух близкорасположенных АВБС в многосенсорной системе при возможном перекрытии их спектров.

В разд. 2.2 проведены исследования математической модели для различных случаев изменения параметров (А+А/л)-АВБС: периода, наведенного показателя преломления, длины однородных участков, величины фазовых сдвигов. Среди различных полученных результатов отмечаются главные - отсутствие изменений в величине адресной частоты и получение аналитических выражений для управления параметрами основной и дополнительных адресных частот (А+А/л)-АВБС.

В разд. 2.3 представлены разработанные структурные схемы для опроса (А+А/л)-АВБС в режиме работы на отражение.

В разд. 2.4 построена математическая модель опроса (А+А/л)-АВБС в режиме работы на отражение и получены характеристики измерительного преобразования в случае ее продольной равномерной деформации.

Результаты математического моделирования показали, что при увеличении температуры происходит равномерный сдвиг центральной длины волны (А+А/л)-АВБС, что в соответствии с характеристикой наклонного фильтра приводит к линейному уменьшению амплитуды сигнала биений. Данное обстоятельство показывает возможность использования разработанной структуры при контроле ключевых параметров ТП по изменению продольных деформаций АВБС.

Работа (А+А/л)-АВБС на пропускание будет рассмотрена в гл. 3 и гл. 4.

В разд. 2.5 рассмотрены методы, процедуры и оборудование для записи (А+А/л)-АВБС в оптическом волокне. Основной акцент сделан на запись с помощью ультрафиолетового аргонового лазера и станции записи НИИ ПРЭФЖС методом прецизионной протяжки и натяжения волокна.

В разд. 2.6 представлены выводы по главе.

В третьей главе представлен подход к мониторингу на основе вибрации для обнаружения возникновения и количественной оценки параметров утечек в ТП. Предлагаемый метод предполагает использование волоконно-оптических акселерометров, установленных по длине ТП, для непрерывного (или квазинепрерывного) мониторинга его динамического поведения. Результаты, полученные в ходе предварительной оценки преимуществ применения волоконно-оптических акселерометров, весьма обнадеживают; однако для определения истинного масштаба преимуществ и ограничений при использовании в качестве их чувствительного элемента АВБС с волновой и фазовой компонентами требуется проведение дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Куликов Евгений Владимирович, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Положение ПАО «Россети» «О единой технической политике в электросетевом комплексе», Москва, 2017 г.

2. Leak detection of gathering pipeline based on sensitive designed fiber Bragg grating pressure sensing system / J. Zhang, L. Liang, K. Mawien, K. Feng // Opticheskii Zhurnal. - 2023. - Vol. 90, No. 6. - P. 70-79.

3. Иваненко, В. А. Система контроля давления и состояния трубопроводов ТЭЦ. Постановка задач / В. А. Иваненко, Е. В. Куликов // VI Научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" ТТТ-2023 : Материалы XXI Международной научно-технической конференции, Казань, 22-24 ноября 2023 года. - Казань: Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ, 2023. - С. 99-100.

4. Система для оценок износа ствола по данным измерения его деформаций с использованием адресных волоконных брэгговских решёток / Е. В. Куликов, А. Ж. Сахабутдинов, К. А. Липатников, А. А. Кузнецов // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2020. - № 1(45). - С. 78-89.

5. Трубопроводы атомной электростанции // World Data Centers URL: http: //www. wdcb. ru/mining/sprav/document/pipe/pipe. html (дата обращения: 05.09.2023).

6. Яковлев, Ю. Пластиковые трубопроводы в энергетике / Ю. Яковлев // Водоснабжение и канализация. - 2009. - № 4. - С. 45-53.

7. Исламов, Р.Р. Анализ средств и методов мониторинга напряженного состояния подземных магистральных нефтегазопроводов, работающих в сложных инженерно-геологических условиях / Р.Р. Исламов, Р.В. Агиней, Е.В. Исупова // Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ. - 2017. - № 6. - С. 31-40.

8. Система автоматизированного мониторинга состояния надземного трубопровода на основе брегговских волоконно-оптических датчиков / В. Н. Буров, А. В. Гречанов, А. Н. Наумов, М. Ю. Темис // Вестник науки и образования. - 2019.

- № 4-2(58). - С. 20-25.

9. Review of Structural Health Monitoring Techniques in Pipeline and Wind Turbine Industries / Sharma V.B., Singh K., Gupta R., Joshi A., Dubey R., Gupta V., Bharadwaj S., Zafar M.I., Bajpai S., Khan M.A., et al // Appl. Syst. Innov.. - 2021. -. Vol. 4. - № 59.

10. In-pipe fibre optic pressure sensor array for hydraulic transient measurement with application to leak detection / J. J. Gong, G. Png, J. Arkwright, A. Papageorgiou, P. Cook, M. Lambert, A. Simpson, A. Zecchin // Measurement. - 2018, doi: https: //doi.org/ 10.1016/j.measurement.2018.05.072

11. Liggett, J.A. Inverse transient analysis in pipe networks / J.A. Liggett, L.-C. Chen // J. Hydraulic Eng. - 1994. - Vol. 120. - P. 934-955.

12. Ferrante, M. Pressure waves as a tool for leak detection in closed conduits / M. Ferrante, B. Brunone // Urban Water J. - 2004. - Vol. 1. - P. 145-156.

13. Covas, D. Standing wave difference method for leak detection in pipeline systems / D. Covas, H. Ramos, A.B. De Almeida // J. Hydraulic Eng. - 2005. - Vol. 131.

- P. 1106-1116.

14. Gong, J. Single-event leak detection in pipeline using first three resonant responses / J. Gong, M.F. Lambert, A.R. Simpson, A.C. Zecchin // J. Hydraulic Eng. -2013. - Vol. 139. - P. 645-655.

15. Extended blockage detection in pipes using the system frequency response: analytical analysis and experimental verification / H.-F. Duan, P.J. Lee, A. Kashima, J. Lu, M.S. Ghidaoui, Y.-K. Tung // J. Hydraulic Eng. - 2013. - Vol. 139. - P. 763-771.

16. Experimental investigation of coupled frequency and time-domain transient test-based techniques for partial blockage detection in pipelines / S. Meniconi, H.F. Duan, P.J. Lee, B. Brunone, M.S. Ghidaoui, M. Ferrante // J. Hydraulic Eng. - 2013. - Vol. 139. - P. 1033-1044.

17. Wang, X.J. Detection and location of a partial blockage in a pipeline using damping of fluid transients / X.J. Wang, M.F. Lambert, A.R. Simpson // J. Water Resour. Plan. Manage. - 2005. - Vol. 131. - P. 244-249.

18. Stephens, M.L. Determining the internal wall condition of a water pipeline in the field using an inverse transient model / M.L. Stephens, M.F. Lambert, A.R. Simpson // J. Hydraulic Eng. - 2013. - Vol. 139. - P. 310-324.

19. Detection of distributed deterioration in single pipes using transient reflections / J. Gong, A.R. Simpson, M.F. Lambert, A.C. Zecchin, Y.-I. Kim, A.S. Tijsseling // J. Pipeline Syst. Eng. Prac. - 2013. - Vol. 4. - P. 32-40.

20. On-site non- invasive condition assessment for cement mortar-lined metallic pipelines by time-domain fluid transient analysis / J. Gong, M.L. Stephens, N.S. Arbon, A.C. Zecchin, M.F. Lambert, A.R. Simpson // Struct. Health Monit. - 2015. - Vol. 14. -P. 426-438.

21. Tait, P. Introduction to Radar Target Recognition / P. Tait // Institution of Engineering and Technology, London, UK. - 2005. - P. 432.

22. Ferrante, M. Leak-edge detection / M. Ferrante, B. Brunone, S. Meniconi // J. Hydraulic Res. - 2009. - Vol. 47. - P. 233-241.

23. Instantaneous phase and frequency for the detection of leaks and features in a pipeline system / M.F. Ghazali, W.W.J. Staszewski, J.D. Shucksmith, J.B. Boxall, S.B.M. Beck // Struct. Health Monit. - 2011. - Vol. 10. - P. 351-360.

24. Detection of localized deterioration distributed along single pipelines by reconstructive MOC analysis / J. Gong, M.F. Lambert, A.R. Simpson, A.C. Zecchin // J. Hydraulic Eng. - 2014. - Vol. 140. - P. 190-198.

25. Experimental observation and analysis of inverse transients for pipeline leak detection / J.P. Vitkovsky, M.F. Lambert, A.R. Simpson, J.A. Liggett // J. Water Resour. Plan. Manage. - 2007. - Vol. 133. - P. 519-530.

26. ГОСТ Р 57223-2016. Техническая диагностика. Оценка состояния стальных трубопроводов по параметрам деформационного рельефа в процессе эксплуатации. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 2016. - 11 с.

27. Global Sports Analytics Market - Industry Trends and Forecast to 2029 // Data Bridge Market Research URL: https://www.databridgemarketresearch.com/ reports/global-sports-analytics-market (дата обращения: 27.09.2023).

28. A Review of Vibration Detection Methods Using Accelerometer Sensors for Water Pipeline Leakage / Mohd Ismail Mohd Ismifaizul, R. Dziyauddin, N.A. Ahmad, F. Muhammad-Sukki, N. Bani, I. Mohd, A. Mohd, L. A Latiff // IEEE Access. - 2018. - P. 1-19.

29. Novel vibration-based technique for detecting water pipeline leakage / S. Yazdekhasti, K. Piratla, S. Atamturktur, A. Khan // Structure and Infrastructure Engineering. - 2016. - Vol. 13. - P. 1-12.

30. Use of Fibre-Optic Sensors for Pipe Condition and Hydraulics Measurements: A Review / J. Prisutova, A. Krynkin, S. Tait, K. Horoshenkov // CivilEng. - 2022. - Vol. 3. - P. 85-113.

31. Klishina, V.A. Method for simultaneous measurement of velocity and direction of fluid flow using fiber Bragg gratings / V.A. Klishina, S.V. Varzhel, E.A. Loseva // Optical Fiber Technology. - 2023. - Vol. 75. - P. 1-5.

32. Кузнецов, А. А. Методы и средства радиофотонного векторного анализа на основе сверхузкополосного пакета дискретных частот как нового типа зондирующего излучения : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание доктора технических наук / Кузнецов Артём Анатольевич. ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева -КАИ». - Казань, 2021. - 304 c.

33. Комбинированные двухкомпонентные многоадресные волоконные брэгговские структуры / Р. Ш. Мисбахов, В. И. Артемьев, О. Г. Морозов [и др.] // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2024. - № 2(62). - С. 5773. - DOI 10.25686/2306-2819.2024.2.57. - EDN DCIMOA.

34. Волоконные брэгговские решетки с двумя фазовыми сдвигами как чувствительный элемент и инструмент мультиплексирования сенсорных сетей / Р. Ш. Мисбахов, Р. Ш. Мисбахов, О. Г. Морозов [и др.] // Инженерный вестник Дона. - 2017. - № 3(46). - С. 24. - EDN ZWZEGR.

35. Васильев, С.А. Фотоиндуцированные волоконные решетки показателя преломления и их применения / С.А. Васильев, О.И. Медведков, И.Г. Королев, Е.М. Дианов / Фотон-Экспресс-Наука. - 2004. - № 6. - С.163-183.

36. Acoustic Methods for Locating Leaks in Municipal Water Pipe Networks / O. Hunaidi, A. Wang, M. Bracken, T. Gambino, C. Fricke // International Conference on Water Demand Management [Proceedings], Ottawa, ON, Canada, 01 May 2004, pp. 114.

37. Reghuprasad, A.E. Serially Connected Cantilever Beam-Based FBG Accelerometers: Design, Optimization and Testing / A.E. Reghuprasad, C. Colombero, A. Godio // Sensors. - 2023. - Vol. 23. - P. 1-14.

38. MEMS Technology in Seismology: A Short Review / S. Scudero, A. D'Alessandro, L. Greco, G. Vitale // In Proceedings of the 2018 IEEE International Conference on Environmental Engineering (EE), Milan, Italy, 12-14 March 2018, pp. 15.

39. Elies, S. Performance Analysis of Commercial Accelerometers: A Parameter Review / S. Elies // Sens. Transducers. - 2015. - Vol. 193. - P. 179-190.

40. Sotnik, S. Overview of Modern Accelerometers / S. Sotnik, V. Lyashenko // Int. J. Eng. Inf. Syst. - 2022. - Vol. 6. - P. 57-64.

41. Li, Z. Recent Advances in Earthquake Monitoring I: Ongoing Revolution of Seismic Instrumentation / Z. Li // Earthq. Sci. - 2021. - Vol. 34. - P. 177-188.

42. He, Z. Optical Fiber Distributed Acoustic Sensors: A Review. / Z. He, Q. Liu // J. Light. Technol. - 2021. - Vol. 39. - P. 3671-3686.

43. A Review of Distributed Fiber-Optic Sensing in the Oil and Gas Industry / I. Ashry, Y. Mao, B. Wang, F. Hveding, A.Y. Bukhamsin, T.K. Ng, B.S. Ooi // J. Light. Technol. - 2022. - Vol. 40. - P. 1407-1431.

44. Lindsey, N.J. Fiber-Optic Seismology / N.J. Lindsey, E.R. Martin // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. - 2021. - Vol. 49. - P. 309-336.

45. Review of Fiber Optic Accelerometers / C. Baldwin, J. Niemczuk, J. Kiddy, T. Salter // In Proceedings of the IMAC XXIII: A Conference & Exposition on Structural Dynamics, Orlando, FL, USA 31 January-3 February 2005.

46. Fiber Bragg Grating Based Acceleration Sensors: A Review / Y. Guo, M. Chen, L. Xiong, X. Zhou, C. Li // Sens. Rev. - 2021. Vol. 41. - P. 101-122.

47. Recent Advances and Tendency in Fiber Bragg Grating-Based Vibration Sensor: A Review / T. Li, J. Guo, Y. Tan, Z. Zhou // IEEE Sens. J. - 2020. - Vol. 20. -P. 12074-12087.

48. Gangopadhyay, T.K. Prospects for Fibre Bragg Gratings and Fabry-Perot Interferometers in Fibre-Optic Vibration Sensing / T.K. Gangopadhyay // Sens. Actuators A Phys. - 2004. - Vol. 113. - P. 20-38.

49. Garcia, Y.R. Vibration Detection Using Optical Fiber Sensors / Y.R. Garcia, J.M. Corres, J. Goicoechea // J. Sens. - 2010. - Vol. 2010. - № 1.

50. Rao, Y.-J. Fiber-Optic Fabry-Perot Sensors / Y.-J. Rao, Z.-L. Ran, Y. Gong // 1st ed.; CRC Press, Boca Raton, FL, USA, 9 May 2017. - P. 204.

51. Advances in Fiber-Optic Extrinsic Fabry-Perot Interferometric Physical and Mechanical Sensors: A Review / C. Zhu, H. Zheng, L. Ma, Z. Yao, B. Liu, J. Huang, Y. Rao // IEEE Sens. J. - 2023. - Vol. 23. - № 7. - P. 6406-6426.

52. Low-Frequency Vibration Sensor with Dual-Fiber Fabry-Perot Interferometer Using a Low-Coherence LED / M.-C. Wang, S.-Y. Chao, C.-Y. Lin, C.-H.-T. Chang, W.-H. Lan // Crystals. - 2022. - Vol. 12. - № 8. - P. 1-11.

53. Мамонова, Т. Е. Методы диагностики линейной части нефтепроводов для обнаружения утечек / Т. Е. Мамонова // Проблемы информатики. - 2012. - № S3(17). - С. 103-112.

54. Geiger, G. Principles of leak detection // Fundamentals of leak detection. KROHNE oil and gas. - 2005. - P. 68.

55. Аварийно-восстановительный ремонт магистральных нефтепроводов / А. Г. Гумеров, Х. А. Азметов, Р. С. Гумеров, М. Г. Векштейн. - Москва : ООО "Недра-Бизнесцентр", 1998. - 271 с.

56. Design and experimental study on FBG hoop-strain sensor in pipeline monitoring / L. Ren, Z.-g. Jia, H.-n. Li, G. Song // Optical Fiber Technology. - 2014. -Vol. 20. - Iss. 1. - P. 15-23.

57. Strain measurement on pipelines for long-term monitoring of structural integrity / V. Chmelko, M. Garan, M. Sulko // Measurement. - 2020. - Vol. 163. - P. 19.

58. Review of Structural Health Monitoring Techniques in Pipeline and Wind Turbine Industries / V.B. Sharma, K. Singh, R. Gupta, A. Joshi, R. Dubey, V. Gupta, S. Bharadwaj, M.I. Zafar, S. Bajpai, M.A. Khan, et al. // Appl. Syst. Innov. - 2021. - Vol. 4. - № 3. - P. 1-31.

59. Qiao, G. Thin Fe-C alloy solid film based fiber optic corrosion sensor / G. Qiao, Z. Zhou, J. Ou // In Proceedings of the 1st IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS '06), Zhuhai, China, 18-21 January 2006, pp. 541-544.

60. Leung, C.K.Y. A novel optical fiber sensor for steel corrosion in concrete structures / C.K.Y. Leung, K.T. Wan, L. Chen // Sensors. - 2008. - Vol. 8. - P. 19601976.

61. Optical and electrochemical measurements for optical fibre corrosion sensing techniques / S. Dong, Y. Liao, Q. Tian, Y. Luo, Z. Qiu, S. Song // Corros. Sci. -2006. - Vol. 48. - P. 1746-1756.

62. Vengsarkar, A.M. Optical fiber long-period grating sensors / A.M. Vengsarkar, V. Bhatia // Opt. Lett. - 1996. - Vol. 21. - P. 692-694.

63. James, S.W. Optical fibre long-period grating sensors: Characteristics and application / S.W. James, R.P. Tatam // Meas. Sci. Technol. - 2003. - Vol. 14. - P. 4961.

64. A Fe-C coated long-period fiber grating sensor for corrosion-induced mass loss measurement / F. Tang, G. Chen, Y. Tang, Y. Bao, Y. Chen // Opt. Lett. - 2016. -Vol. 41. - P. 2306-2309.

65. Ultrasensitive LPFG corrosion sensor with Fe-C coating electroplated on a Gr/AgNW film / C. Guo, L. Fan, C. Wu, G. Chen, W. Li // Sens. Actuators B Chem. -2019. - Vol. 283. - P. 334-342.

66. An improved negative pressure wave method for natural gas pipeline leak location using FBG based strain sensor and wavelet transform / Q. Hou, L. Ren, W. Jiao, P. Zou, G. Song // Math. Probl. Eng. - 2013. - Vol. 3. - P. 1-8.

67. Novel negative pressure wave-based pipeline leak detection system using fiber bragg grating-based pressure sensors / J. Wang, K.T.V. Grattan, L. Zhao, T. Sun, T. Liu, Z. Li // J. Light. Technol. - 2017. - Vol. 35. - P. 3366-3373.

68. Use of FBG strain gages on a pipeline specimen repaired with a CFRE composite / J.L.F. Freire, V.A. Perrut, A.M.B. Braga, R.D. Vieira, A.S. Ribeiro, M.A.P. Rosas // Exp. Tech. - 2015. - Vol. 395. - P. 70-79.

69. Study and test of a new bundle-structure riser stress monitoring sensor based on FBG / J. Xu, D. Yang, C. Qin, Y. Jiang, L. Sheng, X. Jia, Y. Bai, X. Shen, H. Wang, X. Deng, et al. // Sensors. - 2015. - Vol. 15. - P. 29648-29660.

70. Morrison, D.G.; Dean, J.R. Apparatuses and Methods for Monitoring Stress in Steel Catenary Risers. U.S. Patent US7194913B2, 27 March 2007.

71. Brower, D. Real time subsea monitoring and control smart field solutions / D. Brower, N. Prescott // In Proceedings of the Subsea Rio 2004 Conference, Rio de Janeiro, Brazil, 3 June 2004, pp. 1-13.

72. API RP 571 Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry; American Petroleum Institute: Washington, DC, USA, 2003, pp. 1 -12.

73. Study on high-temperature naphthenic acid corrosion and erosion-corrosion of aluminized carbon steel / X.Q. Wu, H.M. Jing, Y.G. Zheng, Z.M. Yao, W. Ke // J. Mater. Sci. - 2004. - Vol. 9. - P 975-985.

74. Birring, A.S. Nondestructive Evaluation Methods for It / A.S. Birring, R. Beissner // Nondestructive Testing Information Analysis Center, San Antonio, TX, USA, 1986.

75. Lozev, M.G. Evaluation of methods for detecting and monitoring of corrosion damage in risers / M.G. Lozev, R.W. Smith, B.B. Grimmett // J. Press. Vessel Technol. - 2005. - Vol. 127. - P 244-254.

76. Liu, Z. State of the art review of inspection technologies for condition assessment of water pipes / Z. Liu, Y. Kleiner // Measurement 2013. - Vol. 46. - P. 1-15.

77. Колесников Ю.И., Федин К.В., Нгомайезве Л. Возможности диагностирования технического состояния опор трубопроводов по записям акустических шумов // Интерэкспо ГЕО-Сибирь: XV Междунар. науч. конгр. (г. Новосибирск, 24-26 апреля 2019 г.): Междунар. науч. конф. "Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Экономика. Геоэкология": Сборник материалов в 9 т., Новосибирск, СГУГиТ, 2019, Т. 2, № 2, С. 165-171.

78. "Intellectual insert" for controlling the stress-strain state of the main pipelines / V.A. Usoshin, N.G. Petrov, A.V. Zakharov, A.N. Kuznetsov // Transport i khraneniye nefteproduktov. - 2004. - № 11. - P. 7-9.

79. Determination of longitudinal mechanical stresses in the pipeline on the basis of data of fiber-optical strain gauges / R.R. Islamov, YU.V. Aleksandrov, S.S. Gus'kov, R.V. Aginey // Oborudovaniye i tekhnologii dlya neftegazovogo kompleksa. - 2016. - № 5. - P. 45-50.

80. Мисбахов, Р. Ш. Радиофотонные адресные сенсорные системы на трехкомпонентных волоконных брэгговских структурах и их применение для решения задач интеллектуальной энергетики : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание доктора технических наук / Мисбахов Ринат Шаукатович ; ФГБОУ ВО

«Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». — Казань, 2020. — 601 с.

81. Маскевич, К. В. Волоконно-оптические технологии диагностического мониторинга как основа концепции "Smartgridsplus" / К. В. Маскевич, О. Г. Морозов, И. И. Нуреев [и др.] // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике : материалы XI всероссийской научно-технической конференции , Чебоксары, 08 июня 2018 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, 2018. - С. 308-312.

82. Нуреев, И. И. Волоконно-оптическая парадигма развития умной энергетики / И. И. Нуреев, О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов [и др.] // Нигматуллинские чтения - 2018 : Международная научная конференция. Тезисы докладов, Казань, 09-12 октября 2018 года. Том II. - Казань: Академия наук Республики Татарстан, 2018. - С. 19-23.

83. K. V. Maskevich, R. S. Misbakhov and O. G. Morozov, "Fiber Optic Technologies for Diagnostic Monitoring of Digital Energy Grids Based on "Smart Grids Plus" Concept," 2018 International Russian Automation Conference (RusAutoCon), Sochi, Russia, 2018, pp. 1-5.

84. Маскевич, К. В. Волоконно-оптическая парадигма диагностического мониторинга цифровой энергетики. Основа концепции "SMARTGRIDS PLUS" / К. В. Маскевич, Р. Ш. Мисбахов, О. Г. Морозов [и др.] // Фотон-экспресс. - 2018. - №2 4(148). - С. 18-25.

85. Maskevich, K. V. Point and quasi-distributed monitoring of digital electric power grids based on addressable fiber optic technologies / K. V. Maskevich, R. S. Misbakhov, O. G. Morozov [et al.] // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, Ufa, 20-22 ноября 2018 года. Vol. 11146. - Ufa: SPIE, 2019. - P. 111461R.

86. Губайдуллин, Р. Р. Моделирование многоадресной волоконной брэгговской структуры с помощью Гаусс подобной функции / Р. Р. Губайдуллин, О. Г. Морозов // Фотон-экспресс. - 2021. - № 6(174). - С. 363- 364. - DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-363-364. - EDN PZLICV.

87. Mathematical modeling of the optical response from addressed fiber Bragg structure based on Lorentz function / T. A. Agliullin, R. R. Gubaidullin, O. G. Morozov, A. Z. Sakhabutdinov // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering : Optical Technologies for Telecommunications 2019, Kazan, 19-21 ноября 2019 года. Vol. 11516. - Kazan: SPIE, 2020. - P. 1151614. - DOI 10.1117/12.2556726. - EDN HSXNRD.

88. M. I. Mohd Ismail et al., "A Review of Vibration Detection Methods Using Accelerometer Sensors for Water Pipeline Leakage," in IEEE Access, vol. 7, pp. 5196551981, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2896302.

89. O. Hunaidi, W. Chu, A. Wang, and W. Guan, ''Detecting leaks in plastic pipes,'' J. Amer. Water Works Assoc., vol. 92, no. 2, pp. 82_94, 2000. [Online]. Available: http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-0034140098&partnerID=tZOtx3y1.

90. Structural Health Monitoring of Composite Pipelines Utilizing Fiber Optic Sensors and an AI-Based Algorithm—A Comprehensive Numerical Study / W.A. Altabey, Z. Wu, M. Noori, H. Fathnejat // Sensors. - 2023. - Vol. 23. - P. 1-29.

91. Fiber Bragg grating pressure sensors: a review / S. Xu, X. Li, T. Wang, X. Wang H. Liu // Optical Engineering. - 2023. - Vol. 62. - P. 1-25.

92. Coherent pulse interrogation system for fiber Bragg grating sensing of strain and pressure in dynamic extremes of materials / G. Rodriguez, M. Jaime, F. Balakirev, C. H. Mielke, A. Azad, B. Marshall, B. M. La Lone, B. Henson, L. Smilowitz // Opt. Express. - 2015. - Vol. 23. - P. 14219-14233.

93. Udd, E. Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists: Second Edition / E. Udd, W.B. Spillman // John Wiley & Sons Limited, 2018. - P. 512.

94. Lopez-Higuera, J. M. Handbook of Optical Fibre Sensing Technology / J. M. Lopez-Higuera // John Wiley & Sons Ltd, 2002. - P. 842.

95. Udd, E. An overview of fiber-optic sensors / E. Udd // Rev. Sci. Instrum. - . 1995. - Vol. 66(8). - P. 4015-5030.

96. Mihailov, S. J. Fiber Bragg grating sensors for harsh environments / S. J. Mihailov // Sensors (Basel). - 2012. - Vol. 12(12). - P. 1898-1918.

97. High pressure sensing and dynamics using high speed fiber Bragg grating interrogation systems / G. Rodriguez, R. L. Sandberg, B. M. Lalone, B. Marshall, M. Grover, G. D. Stevens, E. Udd // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, Vol. 9098, 18 June 2014, pp. 1-9.

98. Embedded optical probes for simultaneous pressure and temperature measurement of materials in extreme conditions // R. L. Sandberg, G. Rodriguez, L. L. Gibson, D. M. Dattelbaum, G. D. Stevens, M. Grover, B. M. Lalone, E. Udd // J. Phys. Conf. Ser. - 2014. - Vol. 500. - № 14. - P. 1-5.

99. Fibre Bragg grating sensor for shock wave diagnostics / A. Ravid, E. Shafir, S. Zilberman, G. Berkovic, B. Glam, G. Appelbaum, A. Fedotov Gefen // J. Phys. Conf. Ser. - 2014. - Vol. 500. - № 14. - P. 1-5.

100. Udd, E. High speed fiber grating pressure sensors / E. Udd, G. Rodriguez, R. L. Sandberg // SPIE, 2014, Vol. 9098.

101. High resolution magnetostriction measurements in pulsed magnetic fields using fiber Bragg gratings / R. Daou, F. Weickert, M. Nicklas, F. Steglich, A. Haase, M. Doerr // Rev. Sci. Instrum. - 2010. - Vol. 81. - № 3. - P. 1-5.

102. Nakazaki, Y. Fast and wide tuning range wavelength-swept fiber laser based on dispersion tuning and its application to dynamic FBG sensing / Y. Nakazaki, S. Yamashita // Opt. Express. - 2009. - Vol. 17(10). - P. 8310-8318.

103. Long distance fiber Bragg grating strain sensor interrogation using a high speed Raman-based Fourier domain mode-locked fiber laser with recycled residual Raman pump / S. Kim, O.-J. Kwon, H.-S. Lee, C.-S. Kim, Y.-G. Han // Opt. Express. -2013. - Vol. 21(11). - P. 13402-13407.

104. Ultrafast and precise interrogation of fiber Bragg grating sensor based on wavelength-to-time mapping incorporating higher order dispersion / H. Xia, C. Wang, S. Blais, J. Yao // IEEE J. Lightw. Technol. - 2010. - Vol. 28(3). - P. 254-261.

105. Yao, J.P. Microwave photonics for high resolution and high speed interrogation of fiber Bragg grating sensors/ J.P. Yao// Fiber and Integrated Optics. -2015. - Vol. 34. - P. 230-242.

106. Liu, W. Real time interrogation of a linearly chirped fiber Bragg grating sensor for simultaneous measurement of strain and temperature / W. Liu, W. Li, J.P. Yao // IEEE Photonics Technology Letters. - 2011. - Vol. 23. - № 18. - P. 1340-1342.

107. Li, W. A narrow passband and frequency tunable micro wave photonic filter based on phase modulation to intensity modulation conversion using a phase shifted fiber Bragg grating / W. Li, M. Li, J.P. Yao // IEEE Transactions of Microwave Theory Technology. - 2012. - Vol. 60. - № 5. - P. 1287-1296.

108. Kong, F. Transverse load sensing based on a dual frequency optoelectronic oscillator / F. Kong, W. Li, J.P. Yao // Optics Letters. - 2013. - Vol. 38. - № 14. - P. 2611-2613.

109. Куприянов, В.Г. Волоконно-оптические технологии в распределенных системах экологического мониторинга / В.Г. Куприянов, О.А. Степущенко, В.В. Куревин и др. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13. - № 4-4. - С. 1087-1091.

110. Морозов, О.Г. Амплитудно-фазовые методы формирования зондирующих излучений для систем анализа волоконно-оптических структур / О.Г. Морозов, Д.Л. Айбатов, В.П. Просвирин и др. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2007. - Т. 10. - № 3. - С. 119-124.

111. Морозов, О.Г. Амплитудно-фазовое преобразование частоты в системах временной и частотной рефлектометрии волоконно-оптических информационных и измерительных сетей / О.Г. Морозов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2004. - Т. 7. - № 1. - С. 63-71.

112. Морозов, О.Г. Синтез двухчастотного излучения и его применения в волоконно-оптических системах распределенных и мультиплексированных измерений / О.Г. Морозов, Д.Л. Айбатов, Т.С. Садеев // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2010. - Т. 13. - № 3. - С. 84-91.

113. Алюшина, С.Г. Волоконные решетки Брэгга с фазированной структурой в распределенных информационно-измерительных системах / С.Г. Алюшина, П.Е. Денисенко, О.Г. Морозов и др. // Нелинейный мир. - 2011. - Т. 9. -№ 8. - С. 522-528.

114. Морозов, О.Г. Структурная минимизация волоконно-оптических сенсорных сетей экологического мониторинга / В.В. Куревин, О.Г. Морозов, В.П. Просвирин и др. // Инфокоммуникационные технологии. - 2009. - Т. 7. - № З. - С. 46-52.

115. Kong, F. Transverse load sensing based on a dual frequency optoelectronic oscillator/ F. Kong, W. Li, J.P. Yao // Optics Letters. - 2013. - Vol. 38. - № 14. - P. 2611-2613.

116. R. Ullah, Y. Faheem, and B.-S. Kim, "Energy and congestion-aware routing metric for smart grid AMI networks in smart city,'' IEEE Access, vol. 5, pp. 13799_13810, 2017.

117. Нуреев, И.И. Радиофотонные амплитудно-фазовые методы интеррогации комплексированных датчиков на основе волоконных решеток Брэгга / И.И. Нуреев // Инженерный вестник Дона. - 2016. - № 2. - URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3581.

118. Морозов, О.Г. Маломодовые методы интеррогации однотипных ВБР в группе / О.Г. Морозов, И.И. Нуреев // Фотон-Экспресс. - 2013. - №2 6(110). - С. 241244.

119. Морозов, О.Г. Полигармонические методы определения температуры на абонентских узлах пассивных оптических сетей / О.Г. Морозов, И.И. Нуреев, С.Г. Алюшина // Научно-технический вестник Поволжья. - 2014. - Т. 1. - №2 2. - С. 77-81.

120. Казаров, В.А. Комплексированный волоконно-оптический датчик контроля рабочих характеристик аккумулятора / В.А. Казаров, О.Г. Морозов, И.И. Нуреев и др. // Научно-технический вестник Поволжья. - 2016. - № 3. - С. 62-64.

121. Морозов, О.Г. Маломодовая симметричная рефлектометрия волоконно-оптических структур / Под ред. О.Г. Морозова // Казань: ЗАО «Новое знание». - 2013. - 160 с.

122. LaVigna, C. Performance enhancement and health monitoring of a medium caliber gun system using optical fiber Bragg grating sensors / C. LaVigna, J. Bowlus, H.

Kwatny et al. // 10th U.S. Army Gun Dynamics Symposium Proceedings. ADP012481.

- 2001. - Vol. 12. - P. 406-417.

123. Bin, Wu. Strain-based health monitoring and remaining life prediction of large caliber gun barrel / Bin Wu, Bang-jun Liu, Jing Zheng et al. // Measurement. - 2018.

- Vol. 122. - P. 297-311.

124. Underwood, J.H. Critical fracture processes in army cannons: A review / J.H. Under-wood, E. Troiano // Journal of Pressure Vessel Technology. - 2003. - Vol. 125. -P. 287-292.

125. V. Sharma, "Vibro-acoustic monitoring of pipeline leakage and corrosion,'' Ph.D. dissertation, 2013.

126. S. Srirangarajan, M. Allen, A. Preis, M. Iqbal, H. B. Lim, and A. J. Whittle, "Wavelet-based burst event detection and localization in water distribution systems,'' J. Signal Process. Syst., vol. 72, no. 1, pp. 1_16, Jul. 2013.

127. Addressed Fiber Bragg Structures: Principles and Applications Overview / T. Agliullin, G. Il'In, A. Kuznetsov, Rin. Misbakhov, Rus. Misbakhov, G. Morozov, O. Morozov, I. Nureev, A. Sakhabutdinov // Fiber. - 2022. - P. 1-20.

128. Morozov, O. G. Modelling and record technologies of address fiber Bragg structures based on gratings with two symmetrical pi-phase shifts / O. G. Morozov, A. Zh. Sakhabutdinov, I. I. Nureev, R. Sh. Misbakhov // Сборник трудов ИТНТ-2019, Самара, 21-24 мая 2019 года. Vol. 1. - Самара: Новая техника, 2019. - p. 11-15.

129. L. J. Chen et al., "An open framework for participatory PM2.5 monitoring in smart cities,'' IEEE Access, vol. 5, pp. 14441_14454, 2017.

130. M. Bacco, F. Delmastro, E. Ferro, and A. Gotta, "Environmental monitoring for smart cities,'' IEEE Sensors J., vol. 17, no. 23, pp. 7767_7774, Dec. 2017.

131. O. Hunaidi, W. Chu, A. Wang, and W. Guan, "Detecting leaks in plastic pipes,'' J. Amer. Water Works Assoc., vol. 92, no. 2, pp. 82_94, 2000. [Online]. Available: http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-0034140098&partnerID=tZOtx3y1.

132. Алюшина, С.Г. Волоконные решетки Брэгга с фазированной структурой в распределенных информационно-измерительных системах / С.Г.

Алюшина, О.Г. морозов и др. // Нелинейный мир. - 2011. - Т. 9. - № 8. - С. 522528.

133. Морозов, О.Г. Модуляционные методы измерений в оптических биосенсорах рефрактометрического типа на основе волоконных решеток Брэгга с фазовым сдвигом / О.Г. Морозов и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2010. - № 3. - С. 3-13.

134. Садыков, И.Р. Волоконно-оптический рефрактометрический датчик / И.Р. Садыков, О.Г. Морозов и др. // Труды МАИ. - 2012. - № 61. - С. 18.

135. Oliveira Silva S.F. de. Fiber Bragg grating based structures for sensing and filtering. - Porto University. - 2007. - 157 с.

136. Мисбахов, Р. Ш. Волоконно-оптическая многосенсорная система для контроля температуры коммутационных и токоведущих элементов энергетических объектов на основе Брэгговских решеток с двумя симметричными фазовыми сдвигами : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Мисбахов Рустам Шаукатович ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». - Казань, 2017. - 174 с.

137. Морозов, О.Г. Вопросы применения концепции программно-определяемых сетей для систем внутрискважинной волоконно-оптической телеметрии / О.Г. Морозов, И.И. Нуреев и др. // Нелинейный мир. - 2014. - Т. 12. -№ 10. - С. 83-90.

138. Dong, X. Bend measurement with chirp of fiber Bragg grating / X. Dong // Smart materials and structures. - 2001. - №. 10. - p. 1111-1113.

139. Морозов, О. Г. Адресные волоконные брэгговские структуры в квазираспределённых радиофотонных сенсорных системах / О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43, № 4. - С. 535-543.

140. Мисбахов, Р. Ш. Адресный волоконно-оптический датчик акустического обнаружения частичного разряда в комплектных распределительных устройствах / Р. Ш. Мисбахов, А. Н. Васев, А. Ж. Сахабутдинов

[и др.] // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2019. -Т. 15, № 3. - С. 101-110.

141. Ширвель, П. И. Прогнозирование ресурса и моделирование напряженно-деформированного состояния трубопроводов, используемых на АЭС / П. И. Ширвель, Т. И. Кулак // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. - 2011. - № 4. - С. 60-69.

142. Куликов, Е. В. Адресные волоконные брэгговские решетки для контроля скорости фронта ударной волны в трубопроводах / Е. В. Куликов // Электроника, фотоника и киберфизические системы. - 2023. - Т. 3, №2 1. - С. 42-54.

143. Нуреев, И. И. Радиофотонные полигармонические системы интеррогации комплексированных датчиков на основе волоконных брэгговских решеток. Часть 1. Радиофотонные полигармонические методы зондирования / И. И. Нуреев // Прикладная фотоника. - 2016. - Т. 3, № 3. - С. 193-220.

144. Артемьев, В. И. Волоконно-оптическая многосенсорная система контроля износа и усилия прижима токоприемников электроподвижного состава на основе адресных волоконных брэгговских структур : специальность 05.11.13 «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Артемьев Вадим Игоревич. ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». - Казань, 2019. - 153 с.

145. Сахабутдинов, А. Ж. Радиофотонные сенсорные системы на адресных волоконных брэгговских структурах и их применение для решения практических задач : специальность 05.11.07 «Оптические и оптикоэлектронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание доктора технических наук / Сахабутдинов, Айрат Жавдатович. ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». - Казань, 2018. - 504 с.

146. Эшпай, Р. А. Радиофотонные системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске на основе линейночирпированных волоконных брэгговских решеток с фазовыми сдвигами : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание

кандидата технических наук / Эшпай, Роберт Александрович ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». - Казань, 2021. - 149 c.

147. Kashyap R, Mckee P F and Armes D 1994 UV written reflection grating structures in photosensitive optical fibres using phase-shifted phase masks Electron. Lett. 30 1977-1978.

148. Legoubin S, Fertein E, Douay M, Bernage P, Niay P, Bayon F and Georges T 1991 Formation of Moiré grating in core of germanosilicate fibre by transverse holographic double exposure method Electron. Lett. 27 1945-1947.

149. Reid D C J, Ragdale C M, Bennion I, Robbins D J, Buus J and Stewart W J 1990 Phase-shifted Moiré grating fibre resonators Electron. Lett. 26 10-12.

150. Zhao L, Li L, Luo A, Xia J Z, Qu R H and Fang Z 2002 Bandwidth controllable transmission filter based on Moiré fiber Bragg grating Optik 113 464-468.

151. Canning J and Sceats M G 1994 л-phase-shifted periodic distributed structures in optical fibres by UV post-processing Electron. Lett. 30 1344-1345.

152. Cole M J, Loh W H, Laming R I, Zervas M N and Barcelos S 1995 Moving fibre/phase mask-scanning beam technique for enhanced flexibility in producing fibre gratings with uniform phase mask Electron. Lett. 31 1488-1490.

153. Loh W H and Laming R I 1995 1.55^m phase-shifted distributed feedback fibre laser Electron. Lett. 31 1440-1442.

154. Chehura, E. A simple method for fabricating phase-shifted fibre Bragg gratings with flexible choice of centre wavelength / E. Chehura, S. W. James, R. P. Tatam // 20th International Conference on Optical Fibre Sensors, Edinburgh, United Kingdom, 05-09 октября 2009 года. Vol. 7503. - Edinburgh, United Kingdom, 2009. - P. 7503794. - DOI 10.1117/12.835466. - EDN NVTFFB.

155. Ibsen M, Ronnekleiv E, Cowle G J, Zervas M N and Laming R I 2000 Multiple wavelength all-fibre DFB lasers Electron. Lett. 36 143-144.

156. Loh W H, Cole M J, Zervas M N, Barcelos S and Laming R I 1995 Complex grating structures with uniform phase masks based on the moving fiber-scanning beam technique Opt. Lett. 20 2051-2053.

157. Иваненко, В. А. Квази-распределенная радиофотонная система контроля температуры и геометрии обмоток силовых трансформаторов на основе двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом: специальность 2.2.8. «Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Иваненко Владимир Александрович ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». - Казань, 2023. - 193 с.

158. Морозов, О. Г. Синтез несимметричной волново-фазовой адресной волоконной брэгговской структуры / О. Г. Морозов, В. И. Артемьев, А. А. Яковлев // Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с полупроводниковыми микро- и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами : Сборник статей одиннадцатой Всероссийской научной школы-семинара, Саратов, 22 мая 2024 года. - Саратов: "Саратовский источник", 2024. -С. 150-154. - EDN DGPYMP.

159. Четырехкомпонентные адресные волоконные брэгговские структуры -новый элемент радиофотонных многосенсорных сетей / О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов, И. И. Нуреев [и др.] // Прикладная фотоника. - 2023. - Т. 10, № 6. -С. 43-65. - EDN RKXSCO.

160. Васёв, А. Н. Волоконно-оптическая многосенсорная система контроля интенсивности частичных разрядов и уровня относительной влажности в комплектных распределительных устройствах на основе адресных волоконных брэгговских решеток : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Васёв Алексей Николаевич ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». - Казань, 2019. - 185 с.

161. M. K. Chamran and S. Sha_e. (May 2015). A Non-Invasive Air-Coupled V-Type Ultrasonic Leak Detection System. [Online]. Available: https://www.sign-i_c-ance.co.uk/index.php/PURE/article/view/884.

162. F. Almeida, M. Brennan, P. Joseph, S. Whit_eld, S. Dray, and A. Paschoalini, "On the acoustic _ltering of the pipe and sensor in a buried plastic water pipe and its effect on leak detection: An experimental investigation,'' Sensors, vol. 14, no.

pmcentrez&rendertype=abstract.

163. H.-F. Duan, P. J. Lee, M. S. Ghidaoui, and Y.-K. Tung, " Leak detection in complex series pipelines by using the system frequency response method,'' J. Hydraulic Res., vol. 49, no. 2, pp. 213_221, Apr. 2011. [Online]. Available: http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-79957446926&partnerID=tZOtx3y 1.

164. M. Ghazali, S. B. M. Beck, J. D. Shucksmith, J. B. Boxall, and W. Staszewski, "Comparative study of instantaneous frequency based methods for leak detection in pipeline networks,'' Mech. Syst. Signal Process., vol. 29, pp. 187_200, May 2012. [Online].Available: http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84859434235&partnerID=tZOtx3y1.

165. M. F. Ghazali, "Leak detection using instantaneous frequency analysis,'' Ph.D. dissertation, Univ. Shef_eld, Shef_eld, U.K., 2012.

166. M. Ghazali, W. J. Staszewski, J. D. Shucksmith, J. Boxall, and S. Beck, "Instantaneous phase and frequency for the detection of leaks and features in a pipeline system,'' Struct. Health Monitor., vol. 10, no. 4, pp. 351_360, Jun. 2010. [Online]. Available: http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-79960032148&partnerID=tZC>tx3y1.

167. X.-J. Wang, M. F. Lambert, A. R. Simpson, J. A. Liggett, and J. P. Vitkovsky, "Leak detection in pipelines using the damping of fluid transients," vol. 128, no. 7, pp. 697_711, 2002, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9429(2002)128:7(697).

168. J. B. A. KeTTHA. (2012). Water Services Industry Performance Report 2011. [Online]. Available: http://www.kettha.gov.my.

169. J. Hester, T. King, A. Propst, K. Piratla, and J. Sorber, "Enabling sustainable sensing in adverse environments,'' in Proc. IEEE Int. Conf. Sens., Commun. Netw.

3, pp. 610_5595, Jan. 2014. http: //www.pubmedcentral. nih. gov/articlerender.

[Online]. Available: fcgi?artid=4004009&tool=

(SECON), Jun. 2013, pp. 249_251. [Online]. Available: http://ieeexplore.ieee.org/articleDetails.jsp?arnumber=6644989.

170. J. Hester, T. King, and A. Propst, "Enabling sustainable water distribution networks through sensor-based monitoring,'' Tech. Rep.

171. M. Shinozuka et al., "Nondestructive monitoring of a pipe network using a MEMS-based wireless network,'' Proc. SPIE, vol. 7649, Apr. 2010, Art. no. 76490P.

172. M. Shinozuka, D. Karmakar, P. H. Chou, S. Kim, H. R. Kim, and L. Fei, "Non-invasive acceleration-based methodology for damage detection and assessment ofwater distribution system,'' Smart Struct. Syst., vol. 6, no. 10, pp. 545_559, 2010.

173. O. Hunaidi, W. T. Chu, A. Wang, and W. Guan, "Leak detection methods for plastic water distribution pipes,'' Nat. Res. Council Canada, Winnipeg, MB, Canada, Tech. Rep., 2000, pp. 249_270. [Online]. Available: http://irc.nrc-cnrc.gc.c.

174. C. Baldwin, et al., Review of fiber optic accelerometers, in: S. Sem (Ed.), IMAC XXIII: A Conference & Exposition on Structural Dynamics, Paper No. 444, 2005.

175. Xiao, X.; Tao, J.; Song, Q.; Sun, Y.; Yang, J.; Yan, Z. Sensitivity-Tunable Oscillator-Accelerometer Based on Optical Fiber Bragg Grating. Photonics 2021, 8, 223. https://doi.org/10.3390/photonics8060223.

176. Reghuprasad, A.E.; Colombero, C.; Godio, A. Serially Connected Cantilever Beam-Based FBG Accelerometers: Design, Optimization and Testing. Sensors 2023, 23, 3188. https://doi.org/10.3390/s23063188.

177. Li, Z.; Liang, L.; Wang, H.; Dai, S.; Jiang, K.; Song, Z. A Medium-Frequency Fiber Bragg Grating Accelerometer Based on Flexible Hinges. Sensors 2021, 21, 6968. https://doi.org/10.3390/s21216968.

178. Paulo Antunes, Humberto Varum, Paulo André, Uniaxial fiber Bragg grating accelerometer system with temperature and cross axis insensitivity, Measurement, Volume 44, Issue 1, 2011, Pages 55-59, ISSN 0263-2241, https: //doi.org/ 10.1016/j.measurement.2010.09.013.

179. F.A. Csipkes et al., The Maturing of Optical Sensing Technology for Commercial Applications, Micron Optics Inc., 2005.

180. P. Antunes et al., Elastic constant measurement for standard and photosensitive single mode optical fibres, Microwave and Optical Technology Letters 50 (9) (2008) 2467-2469.

181. Differential accelerometer on fiber bragg structures / I. I. Nureev, A. Z. Sakhabutdinov, A. A. Kuznetsov [et al.] // 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, WECONF 2020, Saint-Petersburg, 01-05 июня 2020 года. - Saint-Petersburg, 2020. - P. 9131436. - DOI 10.1109/WECONF48837.2020.9131436. - EDN NSEEJX.

182. Липатников, К. А. Метод и средства контроля параметров механических колебаний на основе многоадресных волоконных брэгговских структур : специальность 2.2.8. «Методы и приборы контроля и диагностики материалов и изделий, веществ и природной среды» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Липатников Константин Алексеевич ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». - Казань, 2022. - 144 c.

183. Ouyang X, Gao F, Yang H, et al. Modal analysis of the aircraft hydraulic-system pipeline // J Aircraft 2012; 49: 1168-1174.

184. Maekawa A, Tsuji T, Takahashi T, et al. A method using optical contactless displacement sensors to measure vibration stress of small-bore piping // J Press Vess: T ASME 2014; 136: 0112021-1120210.

185. Lin J, Zhou E, Du L, et al. Literature review on vibration mechanism and fault diagnosis of the pipe system of aero-engine // Mach Tool Hydraul 2013; 41: 163164.

186. Федотов, М.Ю. Методы диагностики композитных конструкций волоконно-оптическими датчиками : специальность 2.2.8. «Методы и приборы контроля и диагностики материалов и изделий, веществ и природной среды» : Диссертация на соискание степени доктора технических наук / Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук -Новосибирск, 2024. - 404 c.

187. Самигуллин, Г. Х. Анализ напряженного деформированного состояния трубопроводов в условиях Крайнего Севера / Г. Х. Самигуллин, А. А. Лягова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2017. - № S5-2. - С. 415-421.

188. Порошина, С. С. Растепление вечномерзлых грунтов под зданиями в Норильске / С. С. Порошина // Градостроительство и архитектура. - 2018. - Т. 8. -№ 2(31). - С. 65-70.

189. Пономарев, А. Б. Свайные фундаменты как элементы устойчивого строительства / А. Б. Пономарев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2015. - № 1. - С. 103-119.

190. Уткин, В. С. Работа висячих свай в грунте основания и их расчёт по осадке / В. С. Уткин // Вестник МГСУ. - 2018. - Т. 13. - № 9(120). - С. 1125-1132.

191. Малышкин, А. П. Численные исследования напряженно-деформированного состояния и осадок свайных фундаментов с удаленной Центральной сваей / А. П. Малышкин, А. В. Есипов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2016. - Т. 7. - № 4. - С. 93-101.

192. Теличенко В.И. Комплексная безопасность строительства // Вестник МГСУ. - 2010. - № 4-1. - С. 10-17.

193. Шишкин В.В., Гранёв И.В., Шелемба И.С. Отечественный опыт производства и применения волоконно-оптических датчиков // Прикладная фотоника. - 2016. - Т. 3. - № 1. - С. 61-75.

194. Кузнецов А.С., Дубок В.В., Макушин А.Л., Сергеев И.В., Шелемба И.С., Гранёв И.В. Применение точечных волоконно-оптических датчиков на гидротехнических сооружениях строящейся Зарамагской ГЭС-1 // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева. - 2014. - Т. 273. - С. 36-44.

195. Зезин, В.Г. Гидравлический удар. Расчет гидродинамических параметров: учебное пособие / В.Г. Зезин. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2021. - 50 с.

196. Huseynli, E.I., Eminov, R.A., Abdurahimov, S.G. Optimization of the presure negative wave method under pipelines state diagnostics // Problems of Gathering Treatment and Transportation of Oil and Oil Products. 2019. №5. Р. 152-157.

197. Sang, Y., et al. Signal processing based on wavelet transform in pipeline leakage detection and location // In Proceedings of the Sixth International Conference ISDA'06, Jinan, China, 16-18 October 2006; pp. 734-739.

198. Li, Q. et al. Liquid pipeline leakage detection based on moving windows LS-SVM algorithm // In Proceedings of the 2018 33rd YAC, Nanjing, China, 18-20 May 2018; pp. 701-705.

199. Куликов, Е.В. Комбинированные двухкомпонентные многоадресные волоконные брэгговские структуры // Р.Ш. Мисбахов, В.И. Артемьев, О.Г. Морозов и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2024. № 2 (62). С. 57-73.

200. Куликов, Е.В. Поляризационный волоконно-оптический датчик контроля силы сжатия обмоток трансформатора с радиофотонным адресным опросом / О.Г. Морозов, Р.Ш. Мисбахов, В.А. Иваненко и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2022. № 4 (56). С. 38-50.

201. Куликов, Е.В. Система для оценок износа ствола по данным измерения его деформаций с использованием адресных волоконных брэгговских решёток / Е.В. Куликов, А.Ж. Сахабутдинов, Г.А. Морозов и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2020. № 1 (45). С. 78-89.

202. Куликов, Е.В. Система контроля скорости снаряда на выходе ствола с использованием многоадресных волоконных брэгговских решеток / Е.В. Куликов, А.Ж. Сахабутдинов, К.А. Липатников и др. // Вестник Поволжского

государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2020. № 2 (46). С. 55.

203. Куликов, Е.В. Квази-распределенная волоконная система контроля вибраций двигателей центробежных насосов на комбинированных адресных структурах / В.В. Егоров, П.Е. Денисенко, Р.Ш. Мисбахов и др. // Научно-технический вестник Поволжья. 2024. № 6. С. 137-140.

204. Куликов, Е.В. Адресные волоконные брэгговские решетки для контроля скорости фронта ударной волны в трубопроводах / Е.В. Куликов // Электроника, фотоника и киберфизические системы. 2023. Т. 3. № 1. С. 42-54.

205. Куликов, Е.В. Выбор конструкции и чувствительных элементов волоконно-оптического акселерометра для контроля утечек трубопровода / Е.В. Куликов, Р.Ш. Мисбахов // Электроника, фотоника и киберфизические системы. 2024. Т. 4. № 3. С. 46-60.

206. Куликов, Е.В. Волоконно-оптический акселерометр для контроля утечек в трубопроводах на основе двух комбинированных адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазо-волновой компонентами. Математические модели / Е.В. Куликов, Р.Ш. Мисбахов // Электроника, фотоника и киберфизические системы. 2024. Т. 4. № 3. С. 61-76.

207. Куликов, Е.В. Система контроля давления и состояния трубопроводов ТЭЦ. Постановка задач / В.А. Иваненко, Е.В. Куликов // В сборнике: VI Научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" ТТТ-2023. Материалы XXI Международной научно-технической конференции. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 99-100.

208. Куликов, Е.В. Система контроля давления и состояния трубопроводов ТЭЦ. Конфигурация сети / В.А. Иваненко, Е.В. Куликов // В сборнике: VI Научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" ТТТ-2023. Материалы XXI Международной научно-технической конференции. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 101-102.

209. Куликов, Е.В. Система контроля давления и состояния трубопроводов ТЭЦ. Контроль утечек по давлению / В.А. Иваненко, Е.В. Куликов // В сборнике:

VI Научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" ТТТ-2023. Материалы XXI Международной научно-технической конференции. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 103-104.

210. Куликов, Е.В. Система контроля давления и состояния трубопроводов ТЭЦ. Контроль утечек по вибрациям / В.А. Иваненко, Е.В. Куликов // В сборнике: VI Научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" ТТТ-2023. Материалы XXI Международной научно-технической конференции. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 105-107.

211. Куликов, Е.В. Поляризационный датчик контроля сжатия обмоток силового трансформатора. Постановка задач / В.А. Иваненко, Е.В. Куликов // В сборнике: VI Научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" ТТТ-2023. Материалы XXI Международной научно-технической конференции. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 88-89.

212. Куликов, Е.В. Поляризационный датчик контроля сжатия обмоток силового трансформатора. Принцип действия / В.А. Иваненко, Е.В. Куликов // В сборнике: VI Научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" ТТТ-2023. Материалы XXI Международной научно-технической конференции. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 90-92.

213. Куликов, Е.В. Поляризационный датчик контроля сжатия обмоток силового трансформатора. Математическая модель / В.А. Иваненко, Е.В. Куликов // В сборнике: VI Научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" ТТТ-2023. Материалы XXI Международной научно-технической конференции. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 93-95.

214. Куликов, Е.В. Поляризационный датчик контроля сжатия обмоток силового трансформатора. Типовая конструкция / В.А. Иваненко, Е.В. Куликов // В сборнике: VI Научный форум "Телекоммуникации: теория и технологии" ТТТ-2023. Материалы XXI Международной научно-технической конференции. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 96-98.

215. Куликов, Е.В. Волоконно-оптический датчик измерения деформации обмоток силовых трансформаторов на основе адресных волоконных брэгговских

структур комбинированного типа / Р.Ш. Мисбахов, В.А. Иваненко, Е.В. Куликов // В сборнике: Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем. Материалы XV Всероссийской научно-технической конференции. Чебоксары, 2023. С. 248-249.

216. Куликов, Е.В. Радиофотонная система контроля давления и состояния трубопроводов. Постановка задач для контроля утечек / Куликов Е.В. // В сборнике: Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы - 2023. Материалы X Международной молодежной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 287-288.

217. Куликов, Е.В. Радиофотонная система контроля давления и состояния трубопроводов. Конфигурация многосенсорной сети / Куликов Е.В. // В сборнике: Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы - 2023. Материалы X Международной молодежной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 285-286.

218. Куликов, Е.В. Радиофотонная система контроля давления и состояния трубопроводов. Постановка задач / Куликов Е.В. // В сборнике: Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы - 2023. Материалы X Международной молодежной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Казань, КНИТУ-КАИ. 2023. С. 283-284.

219. Куликов, Е.В. Система для оценок износа ствола по данным измерения его деформаций с использованием адресных волоконных брэгговских решеток / Куликов Е.В., Сахабутдинов А.Ж., Нуреев И.И. и др. // В книге: Радиофизика, фотоника и исследование свойств вещества. Тезисы докладов I Российской научной конференции . Омск, 2020. С. 199-200.

220. Куликов, Е.В. Квази-распределенная акустическая сенсорная система для контроля движения среды в полой трубе / Феофилактов С.В., Сахабутдинов А.Ж., Морозов О.Г. // В книге: Оптическая рефлектометрия, метрология и сенсорика - 2020. Сборник тезисов докладов. 2020. С. 13-15.

221. Куликов, Е.В. Адресные волоконные брэгговские решетки в системах измерения износа ствола / Куликов Е.В., Артемьев В.И., Тяжелова А.А. и др. // В

сборнике: Актуальные проблемы физической и функциональной электроники. Материалы 21-й Всероссийской молодежной научной школы-семинара. 2018. С. 51-52.

222. Куликов, Е.В. Адресные волоконные брэгговские решетки в системах измерения выходной скорости снаряда / Куликов Е.В., Артемьев В.И., Тяжелова А.А. и др. // В сборнике: Актуальные проблемы физической и функциональной электроники. Материалы 21-й Всероссийской молодежной научной школы-семинара. 2018. С. 49-50.

223. Куликов, Е.В. Адресные волоконные брэгговские решетки в системах измерения параметров выстрела / Артемьев В.И., Тяжелова А.А., Морозов Г.А. и др. // В сборнике: Ядерные технологии: от исследований к внедрению. Сборник материалов научно-практической конференции. 2018. С. 151-152.

224. Куликов, Е.В. Адресные волоконные брэгговские решетки в системах измерения параметров выстрела / Куликов Е.В., Артемьев В.И., Тяжелова А.А. и др. // В сборнике: Проблемы техники и технологии телекоммуникаций. Оптические технологии в телекоммуникациях. Материалы XX Международной научно-технической конференции, XVI Международной научно-технической конференции. В 2-х томах. Казань, КНИТУ-КАИ. 2018. С. 122-123.

225. Куликов, Е.В. Адресные волоконные брэгговские решетки в системах измерения износа ствола / Куликов Е.В., Артемьев В.И., Тяжелова А.А. и др. // В сборнике: Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы - 2018. Материалы Международной научно-техническая конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Казань, КНИТУ-КАИ. 2018. С. 168-170.

226. Куликов, Е.В. Адресные волоконные брэгговские решетки в системах измерения выходной скорости снаряда / Куликов Е.В., Артемьев В.И., Тяжелова А.А. и др. // В сборнике: Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы - 2018. Материалы Международной научно-техническая конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Казань, КНИТУ-КАИ. 2018. С. 166-168.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. АН. ТУПОЛЕВА-КАИ»

На правах рукописи

КУЛИКОВ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

АДРЕСНАЯ ВОЛОКОННАЯ БРЭГГОВСКАЯ СТРУКТУРА С ВОЛНОВОЙ И ФАЗОВОЙ КОМПОНЕНТАМИ КАК НОВЫЙ ИНСТРУМЕНТ РАДИОФОТОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МОНИТОРИНГА И ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Специальность 2.2.8. - «Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПРИЛОЖЕНИЯ

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Морозов Геннадий Александрович

Казань - 2025