Le principe de fonctionnement et l'application des capteurs à fibre optique distribués-INNO

Détection distribuée par fibre optique la technologie a des applications importantes dans la caractérisation des fibres optiques, localisation des défauts, et surveillance de la température ambiante de la fibre optique, stresser, et vibrations. Technologie de réflexion optique dans le domaine temporel, technologie d'analyse optique dans le domaine temporel, et la technologie d'analyse du domaine des fréquences optiques sont plusieurs technologies couramment utilisées dans la technologie de détection distribuée par fibre optique..

Les capteurs à fibre optique distribués ont été largement utilisés dans des domaines tels que l'énergie, Petrochemicals, transport, Génie civil, et aérospatiale. Toutefois, avec les exigences croissantes en matière de sécurité de production dans diverses industries, les capteurs à fibre optique distribués à fonction unique ne peuvent plus répondre aux besoins. Afin d'avoir une compréhension plus complète des conditions de sécurité technique, les utilisateurs doivent souvent surveiller simultanément des paramètres tels que la température, vibration, et fatiguez en temps réel sous tous les angles. Généralement, au moins deux ensembles différents de capteurs à fibre optique distribués doivent être équipés pour répondre aux exigences.

Lorsqu'une fibre optique est affectée par des facteurs externes tels que la température, stresser, vibration, etc., l'intensité, phase, fréquence, et d'autres paramètres de la lumière transmise dans la fibre changeront en conséquence. En détectant ces paramètres de la lumière transmise, les grandeurs physiques correspondantes peuvent être obtenues. Cette technologie est appelée technologie de détection par fibre optique.. Les caractéristiques de la fibre optique elle-même, comme la non électrification, résistance électromagnétique, résistance aux radiations, Résistance à haute tension, pas de génération d'étincelles, et bonne performance d'isolation, faire du système de détection à fibre optique le courant dominant des systèmes de capteurs et remplacer progressivement les systèmes de capteurs traditionnels. Quand les grandeurs physiques sur la fibre optique, comme la pression, température, humidité, champ électrique, champ magnétique, etc., changement, cela entraînera des modifications dans les caractéristiques physiques de la fibre optique, entraînant divers effets optiques des ondes lumineuses transmises dans la fibre optique, comme la diffusion, polarisation, changements d'intensité, etc. En détectant les changements dans les ondes lumineuses dans les fibres optiques, grandeurs physiques telles que la température, pression, déformation, et le niveau d'eau peut être détecté. Ces dernières années, le développement rapide des dispositifs optoélectroniques, notamment les lasers à semi-conducteurs, technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde et de couplage optique, détection et traitement de signaux optoélectroniques, et d'autres technologies, a fait de l'utilisation des fibres optiques comme systèmes de capteurs distribués une réalité.

La technologie de détection distribuée par fibre optique est largement utilisée pour surveiller l'état de grands substrats tels que les bâtiments., ponts, et des pentes grâce à ses avantages de mesure distribuée, longue distance de mesure, anti-interférences électromagnétiques, et une résistance d'isolation élevée. Il est également utilisé dans le domaine de l'électrotechnique pour mesurer la température et la contrainte des équipements électriques tels que les câbles sous-marins et les lignes de transmission aériennes., et a une très large perspective d'application. Actuellement, il existe peu de rapports sur la détection de la température et de la contrainte des enroulements de transformateur basés sur la technologie de détection distribuée par fibre optique.
Les capteurs à fibre optique présentent de nombreux avantages tels qu'une forte résistance aux interférences électromagnétiques, Haute sensibilité, bonne isolation électrique, sécurité et fiabilité, résistance à la corrosion, et la capacité de former des réseaux de détection à fibre optique. Donc, ils ont de larges perspectives d'application dans divers domaines tels que l'industrie, agriculture, biomédecine, et la défense nationale.
Ces dernières années, l'analyseur optique temporel de Brillouin, en tant que représentant typique de la technologie de détection distribuée par fibre optique, a reçu une large attention. Comparé à d'autres capteurs à fibre optique, l'analyseur optique du domaine temporel Brillouin présente des avantages tels qu'une haute résolution spatiale, détection ultra longue distance, et mesure dynamique. Il peut mesurer simultanément des grandeurs physiques telles que la température et la microdéformation avec une grande précision.. Étant donné que les fibres optiques servent à la fois de composants de capteur et de canaux de transmission de signaux, l'utilisation de signaux optiques comme signaux de transmission peut réduire efficacement les coûts structurels.

La technologie de détection distribuée par fibre optique est largement utilisée dans la technologie de surveillance des fuites de pipelines en raison de sa large plage d'espace de détection., la même fibre pour la détection et la transmission, construction simple, utilisation pratique, faible coût d'acquisition du signal par unité de longueur, et une rentabilité élevée.

Les capteurs traditionnels sont principalement de type électrique, avec une petite plage de mesure et un raccordement au réseau difficile. En outre, les capteurs ponctuels ont des coûts de maintenance élevés lors de la mesure de grandes portées et de longues distances. En revanche, les capteurs des capteurs à fibre optique sont à fibre optique, qui a une structure stable, résistance aux interférences électromagnétiques, résistance à la corrosion, petite taille, et à faible coût. De plus,, la couverture de la fibre optique est large, et il peut mesurer des systèmes avec une large gamme et une large distribution spatiale. Donc, depuis la fin des années 1970, la détection distribuée par fibre optique a été largement développée, avec l'émergence de la technologie de réflexion optique dans le domaine temporel (OTDR), Technologie de réflexion optique dans le domaine temporel Raman (ROTDR), Technologie de réflexion optique dans le domaine temporel de Brillouin (BOTDR), et technologie de réflexion optique dans le domaine temporel sensible à la phase (Φ- OTDR, etc. Actuellement, Réflexion optique Raman dans le domaine temporel (ROTDR) la technologie basée sur la mesure de la température est relativement mature. Parmi eux, Réflexion optique Raman dans le domaine temporel (ROTDR) la technologie injecte de la lumière pulsée dans la fibre, et l'effet de température du spectre de diffusion Raman vers l'arrière est généré lors de la propagation de la lumière dans la fibre. Lorsque le quantum de lumière incident entre en collision avec les molécules matérielles de la fibre, des collisions élastiques et inélastiques se produisent. Quand une collision élastique se produit, il n'y a pas d'échange d'énergie entre le quantum de lumière et les molécules matérielles, et la fréquence du quantum de lumière ne change en aucune façon, ce qui permet à la lumière de diffusion Rayleigh de conserver la même longueur d'onde que la lumière incidente; Dans les collisions inélastiques, un échange d'énergie se produit, et les quanta de lumière peuvent libérer ou absorber des phonons, résultant en la génération d'une lumière Stokes de longueur d'onde plus longue et d'une lumière anti-Stokes de longueur d'onde plus courte. En raison de la sensibilité de la lumière anti-Stokes à la température, le système utilise le canal optique Stokes comme canal de référence et le canal optique anti-Stokes comme canal de signal. Le rapport des deux peut éliminer les facteurs non liés à la température tels que les fluctuations du signal de la source lumineuse et la courbure des fibres., réaliser la collecte d’informations sur la température.

FJINNO fournit Systèmes distribués de mesure de la température par fibre optique, qui sont directement vendus par les fabricants et peuvent être largement utilisés dans des galeries de canalisations complètes, tranchées de câbles, oléoducs et gazoducs, Sous-stations, etc.