DTS Fiber dts fiber optic-INNO

Discussione sulla fibra distribuita in fibra DTS

1、 Principio del sistema di rilevamento della temperatura a fibra ottica distribuito DTS

I principi di base dei sistemi distribuiti di rilevamento della temperatura a fibra ottica (DTS) si basano sulla riflettometria ottica nel dominio del tempo (OTDR) principio delle fibre ottiche ed effetto di diffusione Raman delle fibre ottiche.

Quando gli impulsi laser interagiscono con le molecole della fibra, si verificano vari fenomeni di dispersione, come lo scattering di Rayleigh, Diffusione Brillouin, e diffusione Raman. In teoria, tutti e tre i tipi di diffusione avrebbero potuto essere utilizzati come segnali di riferimento per la misurazione della temperatura. Tuttavia, ricerche a lungo termine hanno scoperto che l'intensità dello scattering di Rayleigh è estremamente instabile rispetto alla sensibilità alla perdita delle fibre ottiche. Se la luce diffusa di Rayleigh viene utilizzata per lungo tempo come segnale di riferimento per i sistemi di misurazione della temperatura, it will cause uncertainty in the loss characteristics of optical fibers, leading to decreased system stability and even eventual inability to operate. Perciò, the system selects Raman scattering that is sensitive to temperature changes as the reference signal.

Raman scattering is generated by the thermal vibration of fiber molecules, which produces a Stokes light longer than the wavelength of the light source and an Anti Stokes light shorter than the wavelength of the light source. The modulation of optical fiber by external temperature will cause changes in the anti Stokes intensity in the fiber. The ratio of anti Stokes to Stokes can provide an absolute indication of temperature. Combined with high-quality pulse light sources and high-speed signal acquisition and processing technology, accurate temperature values can be obtained at all points along the fiber.

The DTS system includes a pulsed laser that sends approximately 1m pulses (equivalente a 10ns di tempo) to the fiber optic cable. When the pulse propagates along the optical fiber and interacts with the glass, a small amount of the original laser pulse is reflected back to the DTS sensing system due to small defects in the glass. Analizzando la luce riflessa, DTS può calcolare la temperatura dell'evento (based on the power of the reflected light) e il luogo dell'evento (based on measuring the time it takes for the backscattered light to return).

This technology has some characteristics, come il monitoraggio in tempo reale. The system can monitor the temperature of the tested area in real-time for 7 × 24 ore, detect and locate temperature anomalies in a timely manner, and provide early warning; La sua capacità di misurazione distribuita continua può ottenere il monitoraggio simultaneo di più punti ed eventi senza influenzarsi a vicenda, e la parte prima della rottura della fibra può ancora funzionare normalmente, con forte resistenza alla distruzione; Inoltre, ha un'altissima precisione e un'elevata sensibilità. I parametri di sistema possono essere configurati in base all'ambiente, e i cavi ottici di comunicazione standard possono essere utilizzati direttamente. L'area di monitoraggio è suddivisa in base alle esigenze del sito; La risposta è molto rapida, con un ciclo di scansione pari a 1 secondo. Complessivamente, DTS utilizza l'effetto di diffusione Raman della luce nelle fibre ottiche e le caratteristiche di propagazione della luce per ottenere una misurazione efficace della distribuzione della temperatura lungo la fibra.

2、 Tipi di fibre distribuite in fibra DTS

Classify according to the different optical fibers used
Multimode fiber optic sensor: Fiber optic cables that can transmit multiple transmission modes are called multimode fibers. In multimode fiber optic sensors, the transmission type fiber optic sensor uses multimode optical fibers to transmit optical signals and measures them based on different light reception intensities. This type of sensor is commonly used for industrial detection, such as detecting liquid level, pressione, deformazione, temperatura, portata, attuale, magnetic field, ecc. It has the advantages of stable and reliable performance, struttura semplice, e basso costo, but its sensitivity is relatively low. The transmission bandwidth of multimode fiber can reach 30 megahertz to several hundred megahertz, making it suitable for sensing and measurement over shorter distances (fino a 40 km). Per esempio, in alcuni scenari di rilevamento e monitoraggio di temperatura e quantità fisiche in cui i requisiti di distanza non sono particolarmente lunghi e i costi devono essere controllati, Verranno utilizzati sensori a fibra distribuita di tipo fibra multimodale.
Sensore in fibra ottica monomodale: Un tipo di fibra ottica con un nucleo e un rivestimento molto sottili (con una piccola differenza di indice di rifrazione tra il nucleo e il rivestimento) che può trasmettere solo una modalità di trasmissione, chiamata fibra monomodale. Questo sensore in fibra ottica monomodale può essere costruito utilizzando fibre ottiche monomodali per formare interferometri. Fattori esterni possono causare cambiamenti nel percorso ottico nella fibra ottica, con conseguenti variazioni nelle frange di interferenza, che può essere utilizzato per misurare varie grandezze fisiche. Single mode fiber optic transmission has a bandwidth of up to 10 gigahertz, adatto per lunghe distanze (40-100km) misurazioni. In scenarios that require long-distance fibra ottica distribuita rilevamento, such as temperature and strain monitoring of oil and gas pipelines, single-mode fiber optic sensors can play a role by stably transmitting optical signals over long distances to achieve sensing functions.
Classified by sensing function
Raman Thermometry (DTS): This type is based on the Raman scattering effect to measure temperature. It is a standalone temperature measurement system that measures the temperature distribution along the fiber by utilizing the temperature dependent relationship between the Stokes and anti Stokes intensity ratio generated by Raman scattering in the fiber. Its price is relatively cheaper than the Brillouin type, usually in the tens of thousands of yuan. Raman type DTS is widely used in many scenarios that require temperature monitoring, such as temperature monitoring and warning systems in buildings, attrezzature industriali, power cable trenches, ecc. By distributing sensors in these places, real-time temperature changes can be monitored to avoid safety hazards caused by abnormal temperatures. Per esempio, in power cable trenches, temperature increases caused by overload or local faults can be detected in a timely manner to prevent accidents such as cable fires.
Brillouin type (such as BOTDR): This type of distributed fiber optic sensor can simultaneously measure temperature and stress, based on the Brillouin scattering effect. Two optical fibers are required on site, one for temperature measurement and one for stress measurement, but the cost is very high, with prices reaching millions. Sebbene i sensori in fibra ottica distribuiti di tipo Brillouin siano costosi, hanno importanti applicazioni in alcuni scenari speciali di ingegneria e ricerca scientifica che richiedono la misurazione simultanea di temperatura e stress. Per esempio, nel monitoraggio della salute strutturale di grandi ponti, I sensori a fibra ottica distribuiti di tipo Brillouin possono essere utilizzati per ottenere la distribuzione della temperatura e la distribuzione delle sollecitazioni del ponte in diverse condizioni di lavoro, che è di grande importanza per la valutazione della sicurezza e la previsione della vita del ponte. Tuttavia, a causa del loro costo elevato, sono usati raramente in scenari civili ordinari.

3、 Applicazione in fibra distribuita in fibra DTS

Campo allarme incendio
Nei sistemi di allarme antincendio in grandi spazi come le metropolitane, gallerie autostradali, magazzini, ecc., distributed fiber optic temperature measurement systems play a good role in temperature monitoring and fire monitoring. In highway tunnels, the detection fiber optic cable is installed at the top middle position of the tunnel. If it is a closed tunnel, the fiber optic cable can also be placed on the side or top middle position of the tunnel (and 1m away from the wall) for easy monitoring. The detection optical cable needs to be fixed at regular intervals. The fiber optic host is placed in a monitoring room with good environmental conditions, and its display can show the main interface of the monitoring system. The working mode can be selected according to the usage requirements, and it can be used for real-time temperature monitoring, real-time monitoring of spatial temperature field distribution, alarm and other operations. And the fiber optic host can be connected to the fire alarm controller, setting partition parameters according to the actual spatial distribution, such as alarm temperature, partition range, ecc. The number of partitions can reach hundreds, and each partition can independently sound an alarm.
For some special places where flammable materials or high fire risks are stored, such as crude oil storage tanks, when installing fire automatic detection devices on oil tanks, distributed fiber optic temperature sensors can be installed on the secondary sealing ring of the oil tank float. Distributed fiber optic temperature sensors can be regarded as continuous distributed temperature fire detectors here, which can measure the temperature at any point along the fiber optic cable without blind spots. Possono rispondere rapidamente ai cambiamenti di temperatura, avvisare tempestivamente dei rischi di incendio, garantire la sicurezza dei serbatoi dell'olio, e prevenire gravi conseguenze come esplosioni di petrolio e gas causate da aumenti anomali della temperatura.
Monitoraggio degli impianti elettrici
Per il monitoraggio della temperatura di dispositivi di potenza come cavi di trasmissione e distribuzione ad alta tensione, cavi di alimentazione, trincee per cavi, e apparecchiature di potenza, la distribuzione della temperatura e l'andamento delle variazioni termiche dei cavi ad alta tensione coperti dai cavi ottici di rilevamento possono essere monitorati in tempo reale posando cavi ottici di rilevamento sui cavi ad alta tensione da testare. I cavi ad alta tensione possono anche essere suddivisi in più aree e monitorati separatamente a seconda delle esigenze, con funzioni segmentate come l'avviso temperatura, temperatura di allarme, velocità di riscaldamento, e allarme differenza di temperatura. The distributed fiber optic monitoring and alarm system provides an effective way for temperature monitoring, allarme, analisi, and management of high-voltage cables and other power devices, which helps to timely detect faults such as cable overheating and ensure the stability and safety of power supply. Due to its use of optical fiber as a medium, it is not affected by electromagnetic interference like some traditional electrical sensors, and linear distribution detection can fully cover the cable without any monitoring blank areas.
It is also applied in temperature monitoring of power equipment such as switchgear and transformers. It can achieve distributed temperature measurement of these devices, timely grasp the temperature situation during device operation, prevent equipment damage caused by high temperature, e migliorare l'affidabilità e la sicurezza del funzionamento delle apparecchiature elettriche. Nelle sottostazioni o nei locali di distribuzione, I sensori di temperatura distribuiti in fibra ottica possono essere disposti lungo le parti chiave dei quadri e dei trasformatori, come attorno agli avvolgimenti dei trasformatori, che può catturare in modo sensibile piccoli cambiamenti di temperatura nelle apparecchiature e aiutare gli operatori energetici a prendere in anticipo misure di manutenzione.
Monitoraggio dei serbatoi di stoccaggio di petrolio e gas
L'aumento della temperatura dei serbatoi di stoccaggio di petrolio e gas può portare ad un aumento della pressione all'interno dei serbatoi, che potrebbe causare gravi conseguenze. Utilizzando sensori di temperatura a fibra ottica distribuiti e posando cavi di rilevamento sulla superficie esterna e sulla parte superiore dei serbatoi di stoccaggio di petrolio e gas, è possibile monitorare la distribuzione e l'andamento della temperatura dell'intero serbatoio. Quando viene raggiunta la condizione di allarme, il sistema emette un segnale di allarme. Questo metodo di monitoraggio presenta numerosi vantaggi, come il monitoraggio in tempo reale dell'intero serbatoio di petrolio e gas per fornire un'analisi completa della temperatura; Impostazione flessibile dell'allarme di temperatura costante, allarme di temperatura differenziale, e allarme tasso di temperatura; Il cavo di rilevamento non è elettrificato, resistente alla corrosione, e può lavorare in sicurezza in ambienti pericolosi; Facile da installare, un cavo ottico può misurare contemporaneamente dozzine di serbatoi di petrolio e gas; Attraverso una corretta installazione, è anche possibile misurare se ci sono perdite nei serbatoi di petrolio e gas. Il sistema DTS ha le caratteristiche di forte adattabilità ambientale ed elevata stabilità a lungo termine, rendendolo adatto per il monitoraggio della temperatura a lungo termine dei serbatoi di stoccaggio di petrolio e gas.
Monitoraggio delle condutture
In terms of pipeline monitoring, whether it is liquid or gas transportation pipelines, especially in the important pipeline parts of underground transportation in the energy industry, distribuito sensore di temperatura a fibra ottica technology can be used for pipeline monitoring, rilevamento delle perdite, and data measurement during pipeline transportation, including detection of pipelines and leaks, location of leaks, and provision of auxiliary equipment for existing pipelines. Per esempio, in oil and gas transportation pipelines, by laying optical fibers along the pipeline, it is possible to monitor the temperature changes of the surrounding environment or the pipeline itself in real time. If there is leakage or other situations, the temperature around the leakage point may change. The DTS system can detect this temperature anomaly and accurately locate the leakage location, che è di grande importanza per prevenire perdite economiche (come perdite materiali causate da perdite di petrolio e gas) e inquinamento ambientale.
Applicazioni relative alle strutture edilizie per la tutela dell'acqua
Nell'ispezione e nella misurazione dello stato di sicurezza delle strutture di tutela dell'acqua come le dighe, I sensori di temperatura distribuiti in fibra ottica non possono solo misurare il campo di distribuzione della temperatura di dighe e altri edifici, ma svolgono anche un ruolo nella misurazione della temperatura durante il getto del calcestruzzo. Possono anche rilevare le perdite delle dighe e individuare i punti di perdita. La tecnologia di misurazione della deformazione distribuita in fibra ottica consente anche la misurazione statica e la misurazione della deformazione dinamica delle strutture idrauliche degli edifici. Nei serbatoi, monitoraggio della temperatura, monitoraggio dighe in calcestruzzo, rilevamento e posizionamento delle perdite, posizionamento del percorso di perdita dell'acqua, misurazione del processo di subsidenza, misurazione della deformazione, è possibile effettuare ricerche sugli strati rocciosi e altri lavori; In termini di dighe e argini, monitoraggio della temperatura, monitoraggio di dighe e argini, rilevamento e posizionamento delle perdite, posizionamento dei percorsi di dispersione delle acque sotterranee, rilevamento delle perdite dei corpi di tenuta e dei giunti, e altri lavori di monitoraggio possono essere eseguiti, fornire metodi completi di monitoraggio dei dati per la garanzia di sicurezza degli edifici destinati alla tutela dell’acqua.

4、 InnoTech è la migliore azienda nel campo DTS

Fuzhou Yingnuo Electronic Technology Co., Ltd. è un'impresa high-tech impegnata nella ricerca e nello sviluppo scientifico, produzione, saldi, e servizio. L'azienda ha una gamma di prodotti e realizzazioni in DTS.

Ricerca tecnica e caratteristiche del prodotto
La tecnologia di prodotto del sistema di misurazione della temperatura in fibra ottica distribuito di Yingnuo Technology si basa sui principi di base di DTS, such as using fiber optic spontaneous Raman scattering effect to achieve temperature measurement and optical time-domain reflection for spatial positioning function. I suoi prodotti, such as the IF-DTS measurement host, can use high-speed narrow pulse semiconductor laser pulses coupled into the sensing fiber, and further filter, detect, and collect high-speed data through the weak backscattering signal of the fiber to obtain temperature sensitive anti Stokes signals and temperature insensitive Stokes signals, thereby obtaining accurate temperature information distributed along the fiber. And combined with advanced fire intelligent alarm judgment algorithms, achieve real-time online monitoring of the entire sensing fiber optic process.

The product has some outstanding features, such as a measurement range of -30.0 ℃~240.0 ℃, funzione di misurazione distribuita in tempo reale, che può coprire l'area di rilevamento e localizzare con precisione la posizione dell'incendio; Lunga distanza di misurazione e ricche informazioni di misurazione; Elevata precisione di misurazione e rapida velocità di risposta; Alta affidabilità e basso tasso di falsi allarmi; Il metodo di allarme è flessibile e può raggiungere allarmi di temperatura differenziale multilivello, garantendo un allarme affidabile nella fase iniziale di un incendio. Inoltre, il cavo ottico di rilevamento funge sia da portante di trasmissione del segnale che da elemento di rilevamento della temperatura, con vantaggi come la facile installazione, lunga durata, e bassi costi di manutenzione nelle fasi successive.

I prodotti Yingnuo Technology hanno una vasta gamma di applicazioni, come i tunnel, metropolitane, elettricità, prodotti petrolchimici, dighe, pozzi di petrolio, e altri campi. Rispetto ad altri metodi tradizionali nel monitoraggio degli incendi in galleria, the advantages of high precision and accurate positioning through distributed fiber optic temperature measurement can more timely detect fire hazards. Real time monitoring of various key equipment temperatures can be achieved in power equipment monitoring, reducing equipment operation risks. Inoltre, the product has a certain cost advantage and can provide products and services at relatively reasonable prices in the market (such as the IF-DTS distributed fiber optic temperature measurement system with different price options), which is very attractive for large-scale projects that require the deployment of a large number of sensors.