כיצד לבחור מדריך לניטור רעידות סיבים אופטיים

בעת בחירת מכשיר ניטור חישת רטט סיבים אופטיים, גורמים כמו רגישות, דיוק מיקום, הסתגלות סביבתית, ויש לשקול באופן מקיף את העלות-תועלת. ודא שהמכשיר הנבחר יכול לעמוד בדרישות של תרחישי יישום ספציפיים, כגון פעולה יציבה בסביבות הפרעות אלקטרומגנטיות חזקות או שמירה על דיוק מיקום גבוה בניטור למרחקים ארוכים. יחד עם זאת, יש לקחת בחשבון גם את עלות התחזוקה של המכשיר.

1、 קריטריוני בחירה עבור מכשירי חישה וניטור רטט בסיבים אופטיים

1.1 מדדי ביצועים

רגישות
רגישות היא אינדיקטור חשוב למדידת האופן שבו ניתן לזהות רעידות חלשות על ידי מכשירי ניטור חישת רטט בסיבים אופטיים. בתרחישים מסוימים עם דרישות גבוהות לזיהוי רעידות קטנות, כגון לכידת רעידות קטנות בשלבים המוקדמים של גלי רעידת אדמה בהתרעה על רעידת אדמה, או זיהוי רעידות הנגרמות על ידי עיוותים קטנים בניטור תקינות מבנה מכני מדויק, יש צורך במכשירים בעלי רגישות גבוהה. לדוגמה, ביישומי התרעה מפני רעידת אדמה, התקני אינדוקציה OPU חישת סיבים אופטיים יכולים ללכוד מידע על רעידת אדמה מראש על ידי זיהוי שינויים קטנים בתדר ובמשרעת של אותות אופטיים בכבלים סיבים אופטיים, אשר מסתמכת על הרגישות הגבוהה של המכשיר. אם הרגישות אינה מספקת, עלולים להחמיץ אותות גל סיסמיים מוקדמים ולא ניתן להשיג אזהרה מדויקת.
דיוק מיקום
דיוק המיקום קובע את יכולתו של המכשיר לקבוע במדויק את מיקום התרחשות הרטט. לניטור עצמים למרחקים ארוכים, כגון צינורות נפט וגז למרחקים ארוכים, כבלי חשמל, וכו., מכשירים בעלי דיוק מיקום גבוה יכולים לאתר במהירות ובדייקנות את נקודת החדירה או התרחשות התקלה. לדוגמה, בפרויקט ניטור בטיחות של כבלים תת ימיים, ה סיב אופטי מבוזר מערכת חישת רעידות צריכה לזהות במדויק את המיקום המדויק של הרטט סביב הכבל, ולהוציא אזהרות ומיקום מדויקים לפעולות מסוכנות כמו חפירה ועיגון של ספינות גדולות. דיוק מיקום לקוי עלול לגרום לכך שאנשי התפעול והתחזוקה לא יוכלו להגיע לאתר הבעייתי בזמן ומדויק, הגדלת סיכוני הבטיחות. באופן כללי, ניתן להגיע לדיוק המיקום של מערכות ניטור רטט בסיבים אופטיים מבוזרים למרחקים ארוכים 10 מטר, שהוא אידיאלי עבור יישומי ניטור הנדסיים רבים בקנה מידה גדול.
למדוד מרחק
מרחק המדידה קשור ישירות לטווח הניטור שהמכשיר יכול לכסות. בחלק מפרויקטי תשתית בקנה מידה גדול, כגון קווי רכבת, גשרים גדולים, וכו., נדרשים מרחקי מדידה ארוכים יותר. לדוגמה, בעת ביצוע ניטור בטיחות לאורך קווי הרכבת, טכנולוגיית חישת רטט סיבים אופטיים יכולה להשיג ערוץ כפול במכונה אחת 80 ניטור בטיחות קילומטרים. אם כל מטר שווה ערך לחיישן אחד, זה שווה ערך לשילוב 80000 חיישנים לכבל סיב אופטי אחד, אשר יכול לנטר ביעילות מרחקים ארוכים יותר לאורך קווי הרכבת. עבור כמה פרויקטי ניטור בטיחות של צינורות נפט וגז בקנה מידה גדול, מכשירים עם מרחקי מדידה ארוכים יכולים להפחית את מספר נקודות ההתקנה, עלויות נמוכות יותר, ולהבטיח ניטור מקיף של כל הצינור.
כוח פתרון
הרזולוציה המרחבית משפיעה על רמת ההבנה המפורטת של מצב הרטט בתוך אזור הניטור. רזולוציה מרחבית גבוהה יותר יכולה להבחין בצורה מדויקת יותר בהבדלי רטט במיקומים שונים. לדוגמה, בתרחישים מסוימים הדורשים ניטור בריאות מבני גבוה, כגון ניטור בריאות מבני גשר גדול, רזולוציה מרחבית גבוהה יכולה לספק הבנה מפורטת של מצב הרטט של חלקים שונים של הגשר, מה שעוזר לזהות בזמן בעיות מבניות מקומיות. הרזולוציה המרחבית של מערכת ניטור רעידות מבוזרת למרחקים ארוכים יכולה להגיע ל-± 35 מטר (ניתן להתאים את הרזולוציה המרחבית בהתאם למרחק הניטור), ורזולוציות שונות מותאמות אישית יכולות לענות על הצרכים של תרחישי ניטור שונים.
קצב אזעקת שווא וקצב אזעקה החמצה
False alarm rate and false alarm rate are key factors in measuring device reliability. In the field of security, such as perimeter defense systems in airports, בתי כלא, ומקומות נוספים, if the false alarm rate is too high, it will increase unnecessary manpower and material resources consumption; If the false alarm rate is too high, it will bring security risks. An excellent fiber optic vibration sensing and monitoring device should have a low false alarm rate and leakage rate. לדוגמה, some advanced distributed fiber optic vibration monitoring systems have anti false alarm processing functions, with a false alarm and leakage rate of ≤ 5%. This can ensure safety while reducing unnecessary annoyance.

1.2 הסתגלות סביבתית

יכולת אנטי הפרעות אלקטרומגנטיות
In strong electromagnetic interference environments such as power systems and areas with dense electronic equipment, היכולת האנטי-אלקטרומגנטית של מכשירי ניטור חישת רטט בסיבים אופטיים חשובה במיוחד. לדוגמה, במעקב אחר מצב העבודה של מפסקי מתח גבוה ברשתות חשמל במתח גבוה ובניטור רטט ורעש חריג בתחנות משנה, חיישני רטט אלקטרוניים רגילים עשויים להיות מושפעים מהפרעות אלקטרומגנטיות חזקות ואינם יכולים לפעול כראוי, בעוד חיישני רטט סיבים אופטיים יכולים לנטר במדויק את תנאי הרטט מכיוון שהם משדרים אותות אופטיים ואינם מושפעים מהפרעות אלקטרומגנטיות. תכונה זו מאפשרת למכשיר ניטור חישת רטט בסיבים אופטיים לעבוד ביציבות בסביבות אלקטרומגנטיות מורכבות, כגון תחנות משנה, ליד מסילות רכבת מחושמלות, וכו., הבטחת הדיוק של נתוני הניטור.
יכולת עמידה בסביבות קשות
Including the ability to withstand harsh environments such as humidity, קורוזיה, and underwater conditions. In the monitoring of oil and gas facilities in the petrochemical industry, such as equipment monitoring in oil and natural gas, it is necessary for the equipment to be able to work stably for a long time due to the possible presence of corrosive gases, לַחוּת, and other environmental conditions. The optical fiber of the fiber optic vibration sensing monitoring device itself has chemical properties such as water resistance, עמידות בטמפרטורה גבוהה, ועמידות בפני קורוזיה, and can operate for a long time in such harsh environments without worrying about the device being corroded or damaged. In the vibration monitoring of underwater structures, such as the monitoring of submarine cables, the device can also work stably to ensure effective monitoring of underwater facilities.
Temperature adaptability
The temperature varies greatly in different application scenarios, from extremely cold low-temperature environments to high-temperature industrial environments. The fiber optic vibration sensing monitoring device needs to maintain stable performance at different temperatures. לדוגמה, in outdoor facility monitoring in some cold northern regions or equipment vibration monitoring near high-temperature industrial furnaces, the device should be able to adapt to temperature changes without affecting measurement accuracy. Some fiber optic grating sensors are equipped with temperature compensation gratings, which can fundamentally eliminate the interference of temperature on the fiber optic grating sensor and ensure accurate measurement in different temperature environments.

1.3 תכונות פונקציונליות

Intelligent recognition capability
Intelligent recognition capability can classify and recognize different types of vibrations. In perimeter security prevention, distinguishing between vibrations caused by personnel intrusion, חדירת רכב, or natural environmental factors such as wind blowing objects. For safety monitoring of long-distance oil and gas pipelines, it is possible to identify whether it is normal pipeline operation vibration or vibration caused by external excavation or damage. לדוגמה, a distributed fiber optic vibration sensing intelligent safety monitoring method based on deep learning can improve the intelligence level of monitoring and reduce misjudgments by constructing a sample library and using deep convolutional networks for model training to classify and recognize different types of vibration signals.
Data processing capability
Including functions such as signal filtering and spectrum analysis. The signal filtering function can remove noise interference, such as high pass, low-pass, band-pass filtering, וכו. The filtering form and range can be set, and the signal can be processed according to different monitoring environments and requirements. The spectrum analysis function can convert the time domain of each signal into the frequency domain, ולנתח את המרכיבים העיקריים והמשניים של האות של תחום התדר, מה שעוזר להשיג הבנה מעמיקה יותר של המאפיינים של אותות רטט ומספק בסיס לקביעת סוגי רטט, אבחון תקלות, וכו. במכרה ניטור אותות מיקרו-סיסמי, על ידי תכנון מעגלי זיהוי פוטואלקטריים בעלי רגישות גבוהה, מעגלי הגברה וסינון אות, ניתן לבנות מערכת ניטור מיקרו-סיסמית של מכרה המבוססת על חיישני סיבים אופטיים לעיבוד יעיל של אותות רטט.
תאימות למערכות אחרות
אם יש צורך לשלב את מכשיר ניטור חישת רטט בסיבים אופטיים במערכות ניטור או אוטומציה קיימות, התאימות של המכשיר למערכות אחרות היא קריטית. לדוגמה, בסדנאות הייצור האוטומטיות של כמה מפעלים גדולים, מכשיר הניטור של חישת רטט בסיבים אופטיים צריך להיות תואם למערכת בקרת האוטומציה של הסדנה, מערכת רכישת נתונים, וכו., להשיג שיתוף נתונים ועבודה משותפת. בבניית ערים חכמות, מכשירי ניטור חישת רטט בסיבים אופטיים צריכים להיות תואמים למערכת הניהול המקיפה של העיר, שילוב נתוני הרטט המנוטרים בפלטפורמות מידע מקיפות כגון בטיחות עירונית וניהול בריאות תשתיות.

1.4 אמינות ויציבות

חיי שירות
חיי שירות ארוכים יותר יכולים להפחית את התדירות והעלות של החלפת ציוד. אם לציוד הפסיבי הקדמי במכשיר הניטור של חישת רטט סיבים אופטיים יש חיי שירות של 30 שנים, זה יכול להפחית את הצרות של תחזוקה והחלפת ציוד בפרויקטים ארוכי טווח רבים. לדוגמה, in the structural health monitoring projects of some large bridges, the service life of the bridge may be as long as several decades. The use of fiber optic vibration sensing monitoring devices with long service life can ensure continuous monitoring throughout the entire service life of the bridge, without the need for frequent equipment replacement.
יציבות
במהלך פעולה לטווח ארוך, the device needs to maintain stable performance. Whether in continuous monitoring processes or under different environmental conditions, it is necessary to be able to stably detect vibration signals and accurately output data. לדוגמה, in safety monitoring projects along railway lines, fiber optic vibration sensing technology needs to operate stably for a long time, unaffected by external environmental changes such as temperature changes, humidity changes, הפרעות אלקטרומגנטיות מדי פעם, וכו., ותמיד לשמור על ניטור מדויק לאורך קו הרכבת כדי להבטיח תפעול בטוח של הרכבת.

1.5 גורמי עלות

עלות רכישת ציוד
עלות הרכש של מכשירי חישה וניטור רטט בסיבים אופטיים עם מותגים וביצועים שונים משתנה מאוד. עבור כמה פרויקטים עם תקציב מוגבל, יש צורך לבחור מכשירים בעלי עלויות רכש נמוכות יותר תוך עמידה בדרישות הביצועים. לדוגמה, בחלק מפרויקטי ניטור רטט של ציוד לעסקים קטנים, אם התקציב מוגבל, ניתן לבחור במכשירי ניטור חישת רטט בסיבים אופטיים העומדים בדרישות הביצועים אך בעלי מחירים נמוכים יחסית. עם זאת, עבור כמה פרויקטים מרכזיים לאומיים הדורשים בטיחות גבוהה במיוחד, ייתכן שהוא נוטה יותר לבחור בביצועים גבוהים, אמינות גבוהה אך ציוד במחיר גבוה יחסית.
עלויות התקנה ותחזוקה
עלות ההתקנה כוללת את הוצאות ההתקנה ואיתור הבאגים של הציוד. אם התקנת המכשיר מורכבת ודורשת טכנאים מקצועיים וכלים מיוחדים, עלות ההתקנה תגדל. לדוגמה, התקנת מערכות ניטור מורכבות של חישת רטט בסיבים אופטיים על גשרים גדולים דורשת הבנה עמוקה של מבנה הגשר והנחת סיבים אופטיים מדויקים., מה שיגדיל את עלויות ההתקנה. מבחינת עלויות תחזוקה, כגון בדיקות ציוד קבועות, החלפת רכיבים, וכו., אם המכשיר דורש תחזוקה תכופה או תחזוקה קשה, עלות האחזקה תהיה גבוהה יותר. כמה מכשירים נטולי תחזוקה או פשוטים, כגון מערכות ניטור רטט בסיבים אופטיים מבוזרים למרחקים ארוכים, אינם דורשים תחזוקה שוטפת אם אין נזק אנושי, which can reduce long-term maintenance costs.

2、 Characteristics of different types of fiber optic vibration sensing and monitoring devices

2.1 Distributed Fiber Optic Vibration Sensor

עקרון העבודה
Distributed fiber optic vibration sensor is a distributed fiber optic sensor based on coherent Rayleigh scattering. When light travels through an optical fiber, it will scatter due to the non-uniformity of the fiber. When external vibrations act on the sensing fiber, the refractive index and length of the fiber will undergo slight changes, leading to phase changes in the scattered signal inside the fiber and detecting changes in light intensity. The vibration signal usually changes relatively little. The fiber optic monitoring system uses a narrow linewidth pulse coherent light source. האובייקט שצריך לפקח על רטט יגרום לשינוי בשלב של אות פיזור סיב אופטי Rayleigh באזור רוחב הפולסים. שינויי המשרעת והפאזה של הרטט גדלים באופן סינכרוני. מערכת ניתוח חישת הרטט בסיבים אופטיים מבוזרת יכולה לנטר במדויק ובדייקנות את הרטט שיש להשרות על ידי זיהוי ההבדל בשינויי הפאזה של אות האור המפוזר בשלבים הקדמיים והאחוריים של הרטט של האובייקט.. יחד עם זאת, הוא יכול לחוש אירועי רטט רב-נקודתיים שונים ולאתר אותם במדויק.
מְאַפיֵן
הֶמשֵׁכִיוּת: זה יכול לקבל מידע רטט בו זמנית ממספר מיקומים על סיבים אופטיים שאורכם עשרות קילומטרים, המאפשר ניטור רציף למרחקים ארוכים ושטחים גדולים. לדוגמה, in the safety monitoring of long-distance oil and gas pipelines, optical fibers can be laid along the pipeline to continuously monitor the vibration of the entire pipeline and detect any abnormal vibration at any location in a timely manner. Any third-party illegal intrusion behavior, כולל חפירה ידנית, חדירת רכב, heavy machinery excavation, וכו., ניתן לזהות.
הכלכלה: Due to its distributed nature, in long-distance monitoring, compared to other types of sensor deployment methods, there is no need to set up separate sensors at each monitoring point, thereby reducing overall costs. In some large-scale infrastructure monitoring projects, כגון קווי רכבת, גשרים, וכו., monitoring over longer distances can be achieved by laying a fiber optic cable, reducing the number of sensors and installation costs.
בְּטִיחוּת: Fiber optic itself has characteristics such as anti electromagnetic interference and insulation. בחלק דליק, סביבות נפץ או הפרעות אלקטרומגנטיות חזקות, כגון אתרים נפט ופטרוכימיים, ליד תחנות משנה, וכו., חיישני רטט בסיבים אופטיים מבוזרים יכולים לעבוד בצורה בטוחה ויציבה, הבטחת בטיחות הניטור.
רגישות גבוהה: מסוגל לזהות שינויים קטנים ברטט, דבר שחשוב מאוד לניטור תרחישים הרגישים לשינויי רעידות, כגון התרעת רעידת אדמה וניטור בריאות מבני של ציוד מדויק. ביישומי התרעה מפני רעידות אדמה, מידע על רעידת אדמה ניתן ללכוד מראש על ידי זיהוי שינויים קטנים באותות אופטיים בכבלים סיבים אופטיים.
דיוק מיקום גבוה: זה יכול לאתר במדויק את המיקום שבו מתרחשת הרטט. בתרחישים מסוימים הדורשים מיקום מהיר של תקלות או נקודות חדירה, כגון ניטור בטיחות של כבל תת ימי, מניעה היקפית של נמל תעופה, וכו., דיוק מיקום גבוה יכול להגיב במהירות ולנקוט אמצעים. לדוגמה, בפרויקט ניטור בטיחות הכבלים התת ימי של State Grid Zhoushan Power Supply Company, ניתן להשיג אזהרה ומיקום מדויקים של פעולות מסוכנות כגון פעולות חפירה ועיגון של כלי שיט גדולים.

2.2 חיישן גרינג Fiber Bragg

עקרון העבודה
חיישני Fibre Bragg Grating מנצלים את המאפיינים של סורג Bragg Fiber Bragg כדי לזהות רעידות. Fibre Bragg Grating הוא מבנה שבו אפנון אינדקס שבירה תקופתי נכתב לתוך ליבת הסיבים. כאשר רעידות חיצוניות פועלות על סורג בראג סיב, זה יכול לגרום למתח צירי, וכתוצאה מכך שינויים בתקופת הסורג ובמקדם השבירה, ובכך לגרום לשינוי באורך הגל של האור המוחזר. ניתן לקבל מידע על רטט על ידי זיהוי שינויים באורך הגל של האור המוחזר. לדוגמה, במכשיר ניטור סיבים אופטיים לרטט של תוף מכונת כריית הפחם, העיוות הצירי של חומר מגנטוסטריקטי משמש כדי לגרום לתזוזה של אורך הגל המרכזי של חיישן הסורג האופטי, ואז האצת הרטט של תוף מכונת כריית הפחם מומרת.
מְאַפיֵן
בטיחות פנימית פסיבית: חיישני סורג סיבים בראג הם רכיבים פסיביים שאינם מייצרים אנרגיה ואינם מהווים סכנות בטיחותיות עקב בעיות חשמל. הם מתאימים במיוחד לניטור ציוד בסביבות מסוכנות כמו סביבות דליקות ונפיצות, כמו התעשייה הפטרוכימית. בניטור ציוד בנפט וגז, its insulation and non-metallic characteristics can ensure safe use in hazardous environments.

יכולת אנטי-הפרעות חזקה: Due to the transmission of optical signals, it is not affected by electromagnetic interference and has strong resistance to environmental pollution and corrosion. In the monitoring of power equipment vibration, טֶמפֶּרָטוּרָה, and other conditions in the power industry, it will not be affected by strong electromagnetic environments such as substations and can work stably.

Serial multiplexing: Multiple fiber Bragg grating sensors can be connected in series through serial multiplexing techniques such as time-division multiplexing and wavelength division multiplexing. Multiple branches can be deployed through spatial division multiplexing of multiple fibers, resulting in a low overall deployment cost for the sensing network. תכונה זו מקלה על הגדלת מספר החיישנים והרחבת טווח הניטור בפרויקטי ניטור בריאות מבני בקנה מידה גדול, כגון גשרים גדולים, סכרים, וכו., ללא צורך בחיווט מורכב ובעלויות גבוהות.

יציבות טובה: חיישני סורג סיב בראג הם בעלי מקדם טמפרטורה נמוך ויציבות מצוינת לטווח ארוך. בחלק מפרויקטי ניטור ארוכי טווח, כגון ניטור בריאות מבני לטווח ארוך של גשרים, ניתן לשמור על ביצועים יציבים, לא מושפע מגורמים סביבתיים כגון טמפרטורה, וניתן להשיג ניטור מדויק של רטט הגשר ותנאים אחרים.

גמישות גבוהה: מבחינת התקנה, ניתן למתוח כמה חיישני תזוזה של סיב בראג לכל כיוון עקב שימוש במשיכת חוט, מה שהופך את ההתקנה והשימוש לגמישים, נוֹחַ, וניתנת להתאמה. מצויד בגלגלי מהירות משתנה קואקסיאלית פנימית, הוא יכול להשיג טווח גדול ומצויד בקפיצי חיץ להגדלת הטווח תוך הימנעות מפגיעה ישירה על סיבים אופטיים חשופים שבירים. בתרחישי ניטור שונים, כגון עיוות מבנים וניטור רעידות בהנדסה אזרחית, התקנה גמישה יכולה להתבצע בהתאם למצבים בפועל.

3、 השוואת מותגים של מכשירי ניטור חישת רטט בסיבים אופטיים

3.1 Fuzhou Yingnuo טכנולוגיה

תכונות המוצר
המוצרים העיקריים שלנו כוללים סיבים אופטיים רוטטים, כבלים אופטיים רוטטים, סיבים אופטיים מבוזרים, ומוצרים נלווים אחרים. למוצריה עשויים להיות יתרונות טכנולוגיים מסוימים בחיישה ובניטור רטט בסיבים אופטיים, כגון חישת ביצועים ויכולות עיבוד נתונים. יש לו מידה מסוימת של מיקוד בתחומי המוצר הקשורים של חישה וניטור רטט בסיבים אופטיים, and has achieved certain results in targeted research and optimization of products.
Mainly engaged in perimeter alarm systems, vibration fiber optic alarm system hosts and other products. There may be unique product designs in the use of fiber optic vibration sensing monitoring for perimeter prevention. The host of its vibration fiber optic alarm system may integrate some advanced signal processing and alarm functions, such as the ability to quickly and accurately identify and alarm different types of intrusion vibration signals. There may be good system integration capabilities in the perimeter alarm system, which can effectively link fiber optic vibration sensing monitoring with other security equipment (such as surveillance cameras) to improve the overall effectiveness of perimeter prevention.
Market reputation and credibility. Our main products include fiber Bragg gratings, מדידת טמפרטורת סיבים, fiber temperature sensing, and fiber optic sensors. In the field of fiber optic vibration sensing and monitoring, the overall advantages of fiber optic sensing technology may be utilized. לדוגמה, its fiber Bragg grating technology may help improve the accuracy and stability of vibration sensors. Its products may have certain characteristics in data collection and processing, able to accurately analyze and process vibration signals, and may have certain advantages in monitoring multiple parameters (כגון טמפרטורה, רטט, וכו.) בּוֹ זְמַנִית. It is suitable for complex scenarios that require simultaneous monitoring of multiple physical quantities, and has gradually established a certain reputation in perimeter defense projects such as factories and residential areas. When competing with other similar brands, the technology and product advantages related to perimeter alarm systems will be its core competitiveness.

3.2 הואגואנג טיאנרוי (Fuzhou Huaguang Tianrui)

תכונות המוצר
In addition to products related to fiber optic vibration sensing and monitoring, we also venture into fields such as fiber optic gratings and fiber optic temperature measurement. There is a wide range of technological accumulation in fiber optic sensing technology. In the field of fiber optic vibration sensing and monitoring, technological achievements in fiber optic gratings and temperature measurement have shown good performance in sensor stability, יכולת נגד הפרעות, והיבטים נוספים. Its products have high precision and reliability, and can meet the requirements of different industries for fiber optic vibration sensing monitoring, such as applications in power, petrochemical and other industries.
Market reputation and credibility
It has a certain level of popularity in the market, and its fiber optic temperature measurement and related products have been applied in some industries. In the field of fiber optic vibration sensing and monitoring, as it continues to expand its business, it utilizes its existing market reputation and customer resources to promote related products. The reputation of its brand is built on its comprehensive performance in various aspects such as technological research and development strength, איכות המוצר, ושירות לאחר המכירה.

חיישן טמפרטורה בסיב אופטי, מערכת ניטור חכמה, יצרנית סיבים אופטיים מבוזרת בסין