Panduan cara memilih perangkat pemantau getaran serat optik

Saat memilih perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik, faktor seperti sensitivitas, akurasi posisi, kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan, dan efektivitas biaya harus dipertimbangkan secara komprehensif. Pastikan perangkat yang dipilih dapat memenuhi persyaratan skenario aplikasi tertentu, seperti pengoperasian yang stabil di lingkungan interferensi elektromagnetik yang kuat atau menjaga akurasi posisi yang tinggi dalam pemantauan jarak jauh. Pada saat yang sama, biaya perawatan perangkat juga perlu diperhatikan.

1、 Kriteria seleksi untuk perangkat penginderaan dan pemantauan getaran serat optik

1.1 Indikator kinerja

kepekaan
Sensitivitas merupakan indikator penting untuk mengukur seberapa lemah getaran dapat dideteksi oleh perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik. Dalam beberapa skenario dengan persyaratan tinggi untuk mendeteksi getaran kecil, such as capturing small vibrations in the early stages of earthquake waves in earthquake warning, or detecting vibrations caused by small deformations in precision mechanical structure health monitoring, high-sensitivity devices are necessary. Misalnya, in earthquake warning applications, fiber optic sensing OPU induction devices can capture earthquake information in advance by detecting small changes in the frequency and amplitude of optical signals in fiber optic cables, which relies on the device’s high sensitivity. If the sensitivity is not sufficient, early seismic wave signals may be missed and accurate warning cannot be achieved.
akurasi posisi
The positioning accuracy determines the ability of the device to accurately determine the location of vibration occurrence. For long-distance monitoring objects, such as long-distance oil and gas pipelines, kabel listrik, dll., devices with high positioning accuracy can quickly and accurately locate the point of intrusion or fault occurrence. Misalnya, in the safety monitoring project of submarine cables, itu serat optik terdistribusi vibration sensing system needs to accurately detect the precise location of the vibration around the cable, and issue accurate warnings and positioning for dangerous operations such as excavation and anchoring of large ships. Keakuratan posisi yang buruk dapat mengakibatkan personel pengoperasian dan pemeliharaan tidak dapat mencapai lokasi masalah secara tepat waktu dan akurat, meningkatkan risiko keselamatan. Secara umum, akurasi posisi sistem pemantauan getaran serat optik terdistribusi jarak jauh dapat dicapai 10 meter, yang ideal untuk banyak aplikasi pemantauan teknik skala besar.
Ukur jarak
Jarak pengukuran berhubungan langsung dengan jangkauan pemantauan yang dapat dijangkau perangkat. Dalam beberapa proyek infrastruktur skala besar, seperti jalur kereta api, jembatan besar, dll., diperlukan jarak pengukuran yang lebih jauh. Misalnya, saat melakukan pemantauan keselamatan di sepanjang jalur kereta api, Teknologi penginderaan getaran serat optik dapat mencapai saluran ganda mesin tunggal 80 pemantauan keselamatan kilometer. Jika setiap meter setara dengan satu sensor, itu setara dengan mengintegrasikan 80000 sensor menjadi satu kabel serat optik, yang secara efektif dapat memantau jarak yang lebih jauh di sepanjang jalur kereta api. Untuk beberapa proyek pemantauan keamanan pipa minyak dan gas skala besar, perangkat dengan jarak pengukuran yang jauh dapat mengurangi jumlah titik pemasangan, biaya yang lebih rendah, dan memastikan pemantauan komprehensif terhadap keseluruhan jalur pipa.
kekuatan penyelesaian
Resolusi spasial mempengaruhi tingkat pemahaman rinci tentang situasi getaran di wilayah pemantauan. Resolusi spasial yang lebih tinggi dapat membedakan perbedaan getaran pada posisi berbeda dengan lebih akurat. Misalnya, dalam beberapa skenario yang memerlukan pemantauan kesehatan struktural yang tinggi, seperti pemantauan kesehatan struktur jembatan besar, resolusi spasial yang tinggi dapat memberikan pemahaman rinci tentang situasi getaran di berbagai bagian jembatan, which helps to timely detect local structural problems. The spatial resolution of a long-distance distributed vibration monitoring system can reach ± 35 meter (the spatial resolution can be customized according to the monitoring distance), and different customized resolutions can meet the needs of different monitoring scenarios.
False alarm rate and missed alarm rate
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, penjara, dan tempat lainnya, 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. Perangkat penginderaan dan pemantauan getaran serat optik yang baik harus memiliki tingkat alarm palsu dan tingkat kebocoran yang rendah. Misalnya, beberapa sistem pemantauan getaran serat optik terdistribusi yang canggih memiliki fungsi pemrosesan anti alarm palsu, dengan alarm palsu dan tingkat kebocoran ≤ 5%. Hal ini dapat menjamin keamanan sekaligus mengurangi gangguan yang tidak perlu.

1.2 Kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan

Kemampuan interferensi anti elektromagnetik
Di lingkungan interferensi elektromagnetik yang kuat seperti sistem tenaga dan area dengan peralatan elektronik yang padat, kemampuan anti interferensi elektromagnetik pada perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik sangatlah penting. Misalnya, dalam pemantauan status kerja pemutus arus tegangan tinggi di jaringan listrik tegangan tinggi dan pemantauan getaran dan kebisingan abnormal di gardu induk, ordinary electronic vibration sensors may be affected by strong electromagnetic interference and cannot work properly, while fiber optic vibration sensors can accurately monitor vibration conditions because they transmit optical signals and are not affected by electromagnetic interference. This feature enables the fiber optic vibration sensing monitoring device to work stably in complex electromagnetic environments, such as substations, near electrified railways, dll., ensuring the accuracy of monitoring data.
Ability to withstand harsh environments
Including the ability to withstand harsh environments such as humidity, korosi, 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, kelembaban, and other environmental conditions. The optical fiber of the fiber optic vibration sensing monitoring device itself has chemical properties such as water resistance, ketahanan suhu tinggi, dan ketahanan terhadap korosi, 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. Misalnya, 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 Fitur Fungsional

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, vehicle intrusion, 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. Misalnya, 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, dll.. 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, and analyze the main and secondary components of the frequency domain signal, which helps to gain a deeper understanding of the characteristics of vibration signals and provides a basis for determining vibration types, diagnosis kesalahan, dll.. In mine microseismic signal monitoring, by designing high-sensitivity photoelectric detection circuits, signal amplification and filtering circuits, a mine microseismic monitoring system based on fiber optic sensors can be constructed to effectively process vibration signals.
Compatibility with other systems
Jika perlu untuk mengintegrasikan perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik ke dalam sistem pemantauan atau otomasi yang ada, kompatibilitas perangkat dengan sistem lain sangatlah penting. Misalnya, di bengkel produksi otomatis di beberapa perusahaan besar, perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik harus kompatibel dengan sistem kontrol otomasi bengkel, sistem akuisisi data, dll., untuk mencapai berbagi data dan kerja kolaboratif. Dalam pembangunan kota pintar, perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik harus kompatibel dengan sistem manajemen kota yang komprehensif, mengintegrasikan data getaran yang dipantau ke dalam platform informasi yang komprehensif seperti keselamatan perkotaan dan manajemen kesehatan infrastruktur.

1.4 Keandalan dan Stabilitas

kehidupan pelayanan
Masa pakai yang lebih lama dapat mengurangi frekuensi dan biaya penggantian peralatan. Jika peralatan pasif front-end pada perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik memiliki masa pakai 30 bertahun-tahun, ini dapat mengurangi kesulitan pemeliharaan dan penggantian peralatan di banyak proyek jangka panjang. Misalnya, dalam proyek pemantauan kesehatan struktural di beberapa jembatan besar, masa pakai jembatan mungkin bisa mencapai beberapa dekade. Penggunaan perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik dengan masa pakai yang lama dapat memastikan pemantauan terus menerus sepanjang masa pakai jembatan, tanpa perlu seringnya penggantian peralatan.
stabilitas
Selama operasi jangka panjang, perangkat perlu mempertahankan kinerja yang stabil. Baik dalam proses pemantauan berkelanjutan atau dalam kondisi lingkungan yang berbeda, it is necessary to be able to stably detect vibration signals and accurately output data. Misalnya, 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, perubahan kelembaban, interferensi elektromagnetik sesekali, dll., dan selalu melakukan pemantauan yang akurat di sepanjang jalur kereta api untuk memastikan pengoperasian kereta api yang aman.

1.5 Faktor biaya

Biaya pengadaan peralatan
Biaya pengadaan perangkat penginderaan dan pemantauan getaran serat optik dengan berbagai merek dan kinerja sangat bervariasi. Untuk beberapa proyek dengan anggaran terbatas, penting untuk memilih perangkat dengan biaya pengadaan yang lebih rendah sekaligus memenuhi persyaratan kinerja. Misalnya, dalam beberapa proyek pemantauan getaran peralatan usaha kecil, jika anggaran terbatas, perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik yang memenuhi persyaratan kinerja tetapi memiliki harga yang relatif rendah dapat dipilih. Namun, untuk beberapa proyek utama nasional yang memerlukan keselamatan sangat tinggi, mungkin lebih cenderung memilih kinerja tinggi, high reliability but relatively high price equipment.
Installation and maintenance costs
The installation cost includes the installation and debugging expenses of the equipment. If the installation of the device is complex and requires professional technicians and special tools, the installation cost will increase. Misalnya, the installation of some complex fiber optic vibration sensing monitoring systems on large bridges requires a deep understanding of the bridge structure and the accurate laying of optical fibers, which will increase installation costs. Dari segi biaya pemeliharaan, seperti inspeksi peralatan rutin, penggantian komponen, dll., jika perangkat memerlukan perawatan yang sering atau pemeliharaannya sulit, biaya pemeliharaan akan lebih tinggi. Beberapa perangkat bebas perawatan atau sederhana, seperti sistem pemantauan getaran serat optik terdistribusi jarak jauh, tidak memerlukan perawatan rutin jika tidak ada kerusakan manusia, yang dapat mengurangi biaya pemeliharaan jangka panjang.

2、 Karakteristik berbagai jenis perangkat penginderaan dan pemantauan getaran serat optik

2.1 Sensor Getaran Serat Optik Terdistribusi

prinsip kerja
Sensor getaran serat optik terdistribusi adalah sensor serat optik terdistribusi berdasarkan hamburan Rayleigh koheren. Ketika cahaya merambat melalui serat optik, itu akan tersebar karena ketidakseragaman serat. Ketika getaran eksternal bekerja pada serat penginderaan, 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. The object that needs to be monitored for vibration will cause a change in the phase of the fiber optic Rayleigh scattering signal in the pulse width area. The amplitude and phase changes of the vibration increase synchronously. Sistem analisis penginderaan getaran serat optik terdistribusi dapat secara akurat dan tepat memantau getaran yang perlu diinduksi dengan mendeteksi perbedaan perubahan fasa sinyal cahaya yang tersebar di tahap depan dan belakang getaran objek.. Pada saat yang sama, ia dapat merasakan berbagai peristiwa getaran multi-titik dan menemukannya secara akurat.
ciri
Kontinuitas: Ia secara bersamaan dapat memperoleh informasi getaran dari berbagai lokasi pada serat optik yang panjangnya puluhan kilometer, memungkinkan pemantauan terus menerus dalam jarak jauh dan area yang luas. Misalnya, dalam pemantauan keselamatan pipa minyak dan gas jarak jauh, 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, including manual excavation, vehicle intrusion, heavy machinery excavation, dll., can be detected.
Economy: 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, seperti jalur kereta api, jembatan, dll., monitoring over longer distances can be achieved by laying a fiber optic cable, reducing the number of sensors and installation costs.
Keamanan: Fiber optic itself has characteristics such as anti electromagnetic interference and insulation. In some flammable, lingkungan interferensi elektromagnetik yang eksplosif atau kuat, seperti lokasi minyak bumi dan petrokimia, dekat gardu induk, dll., sensor getaran serat optik terdistribusi dapat bekerja dengan aman dan stabil, memastikan keamanan pemantauan.
Sensitivitas tinggi: mampu mendeteksi perubahan getaran kecil, yang sangat penting untuk memantau skenario yang sensitif terhadap perubahan getaran, seperti peringatan gempa bumi dan pemantauan kesehatan struktural peralatan presisi. Dalam aplikasi peringatan gempa, Informasi gempa bumi dapat ditangkap terlebih dahulu dengan mendeteksi perubahan kecil pada sinyal optik pada kabel serat optik.
Akurasi posisi tinggi: Ini dapat secara akurat menemukan lokasi di mana getaran terjadi. Dalam beberapa skenario yang memerlukan penentuan posisi patahan atau titik intrusi dengan cepat, seperti pemantauan keamanan kabel bawah laut, pencegahan perimeter bandara, dll., high positioning accuracy can quickly respond and take measures. Misalnya, in the submarine cable safety monitoring project of State Grid Zhoushan Power Supply Company, accurate warning and positioning of dangerous operations such as excavation operations and anchoring of large vessels can be achieved.

2.2 Sensor Kisi Serat Bragg

prinsip kerja
Fiber Bragg Grating sensors utilize the characteristics of fiber Bragg gratings to detect vibrations. Fiber Bragg Grating is a structure in which periodic refractive index modulation is written into the fiber core. When external vibrations act on the fiber Bragg grating, it can cause axial strain, resulting in changes in the grating’s period and refractive index, thereby causing a shift in the wavelength of the reflected light. Vibration information can be obtained by detecting changes in the wavelength of reflected light. Misalnya, in the fiber optic monitoring device for the vibration of the coal mining machine drum, the axial deformation of magnetostrictive material is used to induce the center wavelength of the fiber optic grating sensor to shift, and then the vibration acceleration of the coal mining machine drum is converted.
ciri
Passive intrinsic safety: Sensor kisi Fiber Bragg merupakan komponen pasif yang tidak menghasilkan energi dan tidak menimbulkan bahaya keselamatan akibat masalah kelistrikan. Mereka sangat cocok untuk memantau peralatan di lingkungan berbahaya seperti lingkungan yang mudah terbakar dan meledak, seperti industri petrokimia. Dalam pemantauan peralatan di bidang minyak dan gas, isolasi dan karakteristik non-logamnya dapat memastikan penggunaan yang aman di lingkungan berbahaya.

Kemampuan anti-interferensi yang kuat: Karena transmisi sinyal optik, itu tidak terpengaruh oleh interferensi elektromagnetik dan memiliki ketahanan yang kuat terhadap pencemaran lingkungan dan korosi. Dalam pemantauan getaran peralatan listrik, suhu, dan kondisi lain dalam industri tenaga listrik, itu tidak akan terpengaruh oleh lingkungan elektromagnetik yang kuat seperti gardu induk dan dapat bekerja dengan stabil.

Multipleksing serial: Beberapa sensor kisi serat Bragg dapat dihubungkan secara seri melalui teknik multiplexing serial seperti multiplexing pembagian waktu dan multiplexing pembagian panjang gelombang. Banyak cabang dapat dikerahkan melalui multiplexing pembagian spasial dari beberapa serat, menghasilkan biaya penerapan keseluruhan yang rendah untuk jaringan penginderaan. Fitur ini memudahkan peningkatan jumlah sensor dan memperluas jangkauan pemantauan dalam proyek pemantauan kesehatan struktural berskala besar, seperti jembatan besar, bendungan, dll., tanpa memerlukan kabel yang rumit dan biaya tinggi.

Stabilitas yang baik: Sensor kisi Fiber Bragg memiliki koefisien suhu rendah dan stabilitas jangka panjang yang sangat baik. Dalam beberapa proyek pemantauan jangka panjang, seperti pemantauan kesehatan struktural jembatan dalam jangka panjang, kinerja yang stabil dapat dipertahankan, tidak terpengaruh oleh faktor lingkungan seperti suhu, dan pemantauan getaran jembatan dan kondisi lainnya secara akurat dapat dicapai.

Fleksibilitas tinggi: Dalam hal instalasi, beberapa sensor perpindahan kisi serat Bragg dapat diregangkan ke segala arah karena penggunaan penarik kawat, membuat instalasi dan penggunaan fleksibel, nyaman, dan mudah beradaptasi. Dilengkapi dengan roda kecepatan variabel koaksial secara internal, dapat mencapai jangkauan yang luas dan dilengkapi dengan pegas penyangga untuk meningkatkan jangkauan sambil menghindari dampak langsung pada serat optik telanjang yang rapuh. Dalam skenario pemantauan yang berbeda, seperti deformasi bangunan dan pemantauan getaran di bidang teknik sipil, instalasi fleksibel dapat dilakukan sesuai dengan situasi aktual.

3、 Perbandingan merek perangkat pemantauan penginderaan getaran serat optik

3.1 Teknologi Fuzhou Yingnuo

Fitur Produk
Produk utama kami meliputi serat optik bergetar, kabel optik bergetar, serat optik terdistribusi, dan produk terkait lainnya. Produk-produknya mungkin memiliki keunggulan teknologi tertentu dalam penginderaan dan pemantauan getaran serat optik, seperti kinerja penginderaan dan kemampuan pemrosesan data. Ini memiliki tingkat fokus tertentu di bidang produk terkait penginderaan dan pemantauan getaran serat optik, dan telah mencapai hasil tertentu dalam penelitian yang ditargetkan dan optimalisasi produk.
Terutama bergerak dalam sistem alarm perimeter, host sistem alarm serat optik getaran dan produk lainnya. Mungkin ada desain produk unik dalam penggunaan pemantauan penginderaan getaran serat optik untuk pencegahan perimeter. Tuan rumah dari sistem alarm serat optik getarannya dapat mengintegrasikan beberapa pemrosesan sinyal dan fungsi alarm tingkat lanjut, seperti kemampuan untuk mengidentifikasi dan memperingatkan berbagai jenis sinyal getaran intrusi dengan cepat dan akurat. Mungkin terdapat kemampuan integrasi sistem yang baik dalam sistem alarm perimeter, yang secara efektif dapat menghubungkan pemantauan penginderaan getaran serat optik dengan peralatan keamanan lainnya (seperti kamera pengintai) untuk meningkatkan efektivitas pencegahan perimeter secara keseluruhan.
Reputasi dan kredibilitas pasar. Produk utama kami meliputi kisi-kisi serat Bragg, pengukuran suhu serat, penginderaan suhu serat, dan sensor serat optik. Di bidang penginderaan dan pemantauan getaran serat optik, keuntungan keseluruhan dari teknologi penginderaan serat optik dapat dimanfaatkan. Misalnya, teknologi kisi serat Bragg-nya dapat membantu meningkatkan akurasi dan stabilitas sensor getaran. Produknya mungkin memiliki karakteristik tertentu dalam pengumpulan dan pemrosesan data, mampu menganalisis dan memproses sinyal getaran secara akurat, dan mungkin memiliki keuntungan tertentu dalam memantau berbagai parameter (seperti suhu, getaran, dll.) serentak. Sangat cocok untuk skenario kompleks yang memerlukan pemantauan simultan terhadap beberapa kuantitas fisik, dan secara bertahap membangun reputasi tertentu dalam proyek pertahanan perimeter seperti pabrik dan kawasan pemukiman. Saat bersaing dengan merek lain yang sejenis, keunggulan teknologi dan produk yang terkait dengan sistem alarm perimeter akan menjadi daya saing utamanya.

3.2 Huaguang Tianrui (Fuzhou Huaguang Tianrui)

Fitur Produk
Selain produk yang berkaitan dengan penginderaan dan pemantauan getaran serat optik, 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. Di bidang penginderaan dan pemantauan getaran serat optik, technological achievements in fiber optic gratings and temperature measurement have shown good performance in sensor stability, anti-interference ability, dan aspek lainnya. Produk-produknya memiliki presisi dan keandalan yang tinggi, dan dapat memenuhi persyaratan industri yang berbeda untuk pemantauan penginderaan getaran serat optik, seperti aplikasi dalam kekuasaan, petrokimia dan industri lainnya.
Reputasi dan kredibilitas pasar
Ini memiliki tingkat popularitas tertentu di pasar, dan pengukuran suhu serat optik serta produk terkait telah diterapkan di beberapa industri. Di bidang penginderaan dan pemantauan getaran serat optik, karena terus mengembangkan bisnisnya, ia memanfaatkan reputasi pasar dan sumber daya pelanggan yang ada untuk mempromosikan produk terkait. Reputasi mereknya dibangun berdasarkan kinerja komprehensifnya dalam berbagai aspek seperti penelitian teknologi dan kekuatan pengembangan, kualitas produk, dan layanan purna jual.

Sensor suhu serat optik, Sistem pemantauan cerdas, Produsen serat optik terdistribusi di Cina