专利名称：评估船舶损害的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及对船舶损害评估的设备，例如，对船壳的损坏，该设备包括靠近船壳设置的光纤分布系统，光纤连接到设计用来检测光纤传输或反射特性的中央单元，用以评估船壳的损坏。
这一设备要求应极其坚固可靠，是情理之中的事情，因为在大多数船舶发生损害的情况下，设备要持续可靠地传递信息。本发明优良实施例的特征在于，中央单元被放置在船舶内部至少基本的中心位置。而中央单元所提供的信息通常还要传送给也是位于船舶中心的指挥站，因而装在这一位置上就显得更为有利。
显而易见，当分布式光纤系统更大范围布设或每一单位表面积上光纤数量增加时，损害情况将报告得更为准确。在这方面一个可取的折衷办法是，每一甲板光纤系统至少由一路光纤组成，它起码基本水平地环整个船舶壳体内部周边布设。
在较大船舶上，每一甲板光纤系统包括，至少一路光纤起码经船头基本地水平环船舶壳体内部周边布设，及至少一路光纤起码经船尾基本地水平环船壳体内部周边布设。由此而带来的另一优点是，船头和船尾发生的损害能同时被准确的评估。
几路基本地平行垂直布设光纤也是可以的，例如以间距1米，在垂直方向上能得到更准确的评估。
本发明另一较佳实施例的特征在于，对每一路光纤，中央单元包括在第一端的Y型分光器和在第二端的Y型分光器，每个都提供有光源和检测装置。这使得光纤能够在发射和反射中操作，确保了最佳使用状态。在这个实施例中，连接到第一端的检测装置，通常被用来检测连接在第二端上光源发射光的发射状况；连接到第二端的检测装置，通常被用来检测连接在第一端上光源发射光的发射状况；进一步说，连接到某一端的检测装置，被用来检测连接在另一端上光源发射光的反射状况。
为了防止这种形式的四个组合测量系统的相互干扰，一优良实施例的特征在于，连接到第一端的光源和连接到第二端的光源至少基本交替地工作。
由于本发明的目的之一是使用对船壳上的孔洞尺寸进行评估的设备，光源至少对于反射将从一个方向或另一个方向被调制在一定长度范围。本发明另一个较佳实施例的特征在于，两个光源交替发射光脉冲其长度，与所需要的距离分辨率相匹配。
本发明的具体装置极其坚固的特点表现在，影响发射和反射特性的设备仅由被动设备所组成，这就意味着平台的基本构成应在一处，例如电源线和冷却水管，不能在船壳测量孔洞处。当设备实际发生光纤破损时这一点是显而易见的。
根据本发明，通过测量船壳的温度，能获得附加信息，如现有技术中所知，在这种处理中，通过光纤本身的与温度相关特性就能得到调制。根据本发明，与温度相关的喇曼散射更容易被测量，这样就可以用来确定光纤所处的温度。通过温度测量可以对火场快速探测。特别在船壳发生破损的事件中，例如受到导弹的撞击，即可极快地查明起火的存在及定位。
在发生紧急情况时，本发明还可使邻近船壳舱室的现场人员只需按下按钮发出告警，这一告警信号正是通过光纤传输的。本发明实现此功能的另一较佳实施例的特征在于，调制装置包括通过使光纤机械变形，增加光纤局部反射量的机械调制装置。按预定方式周期按下告警按钮，也就可以传送指示诸如火情、漏水等编码信息。
参照附图，将给出对本发明进一步详尽的解释
图1 图解表示了一艘船的横截面及一路光纤的走向；图2 图解表示了一艘船的横截面及两路光纤的走向；图3 图解表示了光源和检测设备的布局。
图1图解表示了一艘船的水平横截面，中央单元1被置于中心，以减少受到损害并保持与位于中心的指挥站有较短的通信线路，光纤2，从中央单元1开始引出，沿船壳3，经过船头4和船尾5返回中央单元1。根据本发明的发明原理，中央单元1可通过光纤双向送出光脉冲，并按现有技术中已知方式，通过测定光纤中断点外光脉冲反射接收的时间，评估船壳3上的洞6的位置。通过此种环绕船上每层甲板一路或多路光纤，即可在船壳3的三维方向上准确实时地评估发生的损害。如果需要，不同甲板的舱面也可以提供一路或几路光纤，由此可获取全船损害的三维图象。此外，对大型船舶，就需要考虑单路光纤光信号会有很大地损耗，就可以把光纤2分成第一路经过船头的光纤7和第二路经过船尾的光纤8，如图2所示。它的好处是当船头和船尾同时发生损害时亦可得到准确的评估。
图3表示了按本发明进行光纤操作的方法。为此，光纤2第一侧设有Y型分光器9，如现有技术所知，把光源10和检测器11连接起来，选择它们可以与光纤2结合。类似地，光纤2第二侧设有Y型分光器12，并把光源13和检测器14连接。Y型分光器可以与中央单元1结为一体，它具有如下优点，光纤2可用单个、低成本连接器连接到中央单元1上。
中央单元1还提供了中央控制单元15，它为不同光源产生控制脉冲，并以本领域一般技术人员所知的方式，把检测信号处理成适合于表示在，例如连接到中央控制15的显示器上的数据。
在第一种操作方式中，即检验方式，例如光源10传送一个信号，被检测器14所接收，即表示至少相应的光纤没有遭受任何损害。当然可以用光源13和检测器11查出同样的结果，这就是装置具有某种程度的测量冗余。
在第二种操作方式中，即测量方式，光纤2的断点位置可以得到评估。光源10再次产生光信号，但光纤2的断点使得光信号不能到达检测器14。光信号在断点位置引起的显著反射被检测器11探测到。接着给出光源10经适当调制的光信号，这就可以确定发生在第一侧的断点位置。类似地，借助于光源13和检测器14，可以确定发生在第二侧的断点。这至少在光纤确定的区域上，揭示孔洞的位置和大小。同样在这种方式中，考虑到光纤中单个断点几乎不影响第二种操作方式的相应功能，装置也有某种程度的测量冗余。
在现有技术中已有合适的调制的形式。在这方面，明显的调制形式是幅度调制，光源通常是固态激光器或发光二极管，发射一个短的光脉冲，例如脉宽为1纳秒。然而，值得考虑的是，线性频率调制的光信号，可以以现有技术中已知的方式确定光纤中到断点距离。
第三种操作方式，即温度方式，提供了按现有技术中已知方式，确定光纤基于位置的温度的可能性。从而可确定船壳基于位置的温度在这种方式中，例如光源10发射光信号，它在光纤2中散射，是温度的函数。这一散射，最好是前述喇曼散射，被检测器11所检测，它表示了与位置相关的温度。确切详述这种方式请参见“新纤维光学分布温度传感器”，SPIE Vol.798纤维光学传感器II(1987)PP.131-136。第三种操作方式具有特殊相关性，因为它适合于探测一般的火场，特别是这些火灾往往发生在距损害最近的地方。
第四种操作方式，即告警方式，可以使船员从某一装有光纤的舱室中发出告警信号。为此，舱室中安装了告警按钮，通过该按钮可局部地大幅弯曲光纤，使得光纤的衰减增加。这也使得反射光信号强度增加。这种弯曲变形可以用EP-A0.240.100所述的微折弯装置来实现。该微弯装置由两个板的系统组成，每个构成系统中相互交合的脊面，光纤在其中穿过。将板彼此相向运动，就可以把光纤折弯成所需要的程度。因为发生反射的位置可由前述方式确定，例如借助于光源10和检测器11，就可以知道是哪个舱室发出了告警。由于告警按钮的位置是准确知道，它们的另一个作用是，可以有利地用于设备的初始校准。
光纤可采用已知的50微米型的，无需使用保护外套。可用胶带把光纤束粘贴在，通过位于船壳内部的绝缘层上。仅在从船壳到中央单元1的部分，可以加以适当的保护。
尽管该设备是参照船舶来描述的，但显然它也是能够在飞艇和飞机上得到应用。
权利要求
1.一种评估船舶损害的设备，例如出现在船壳的损害，该设备包括贴近船壳设置的分布式光纤系统，其光纤连接到中央单元，该单元用于检测光纤传输或反射的特性，从而评估任何可能发生的损害。
2.根据权利要求1中所述设备，其特征是中央单元设置在船舶内部至少基本中心位置。
3.根据权利要求2中所述设备，其特征是每层甲板光纤系统包括至少一路光纤，它至少基本水平地环整个船舶壳体内部周边布设。
4.根据权利要求2中所述设备，其特征是每层甲板光纤系统包括，至少一路光纤基本水平地经船头环船舶壳体内部周边布设、和至少一路光纤基本水平地经船尾环船舶壳体内部周边布设。
5.根据权利要求3或4中所述设备，其特征是对于每路光纤，中央单元包括在第一端的Y型分光器和在第二端的Y型分光器，每个都提供有光源和检测装置。
6.根据权利要求5中所述设备，其特征是连接到第一终端的检测装置，被用来检测连接在第二终端上光源发射光的传输；连接到第二终端的检测装置，被用来检测连接在第一终端上光源发射光的传输。
7.根据权利要求5中所述设备，其特征是连接到某一终端的检测设备，被用来检测连接在另一终端上光源发射光的反射状况。
8.根据权利要求6或7所述设备，其特征是连接到第一终端的光源和连接到第二终端的光源至少基本交替工作。
9.根据权利要求8中所述设备，其特征是两个光源交替发射的光脉冲的长度，与所需要的距离分辨率相匹配。
10.如前述任何权利要求所述设备，其特征是影响传输和反射特性的装置仅包括无源装置。。
11.根据权利要求10所述设备，其特征是所述装置事实上是光纤中的断点。
12.根据权利要求10所述设备，其特征是所述装置是光源发射的光因加热光纤而增加的散射。
13.根据权利要求1-10中任意一项所述设备，其特征是所述装置包括光纤机械折弯装置，用于局部增加光纤中的反射。
全文摘要
本设备涉及低成本设备，且该设备坚固耐用，用于评估船舶特别是船壳的损害情况。借助于沿船壳布设的平行光纤，可探测到船壳的破裂情况，精确定位并判断损害程度。此外光纤还可用于探测火场，及传送操纵人员引发的告警信号。
文档编号G01M99/00GK1157654SQ95194998
公开日1997年8月20日 申请日期1995年9月7日 优先权日1994年9月15日
发明者波那德·乔泽夫·雷特斯 申请人:荷兰塞纳拉帕拉塔公司