DTS Fiber dts fiber optic-INNO

Discussão sobre fibra distribuída de fibra DTS

1、 Princípio do Sistema Distribuído de Sensor de Temperatura de Fibra Óptica DTS

Os princípios básicos dos sistemas distribuídos de detecção de temperatura por fibra óptica (ETED) são baseados na reflectometria óptica no domínio do tempo (OTDR) princípio das fibras ópticas e o efeito de espalhamento Raman das fibras ópticas.

Quando os pulsos de laser interagem com moléculas de fibra, vários fenômenos de dispersão ocorrem, como espalhamento Rayleigh, Dispersão de Brillouin, e espalhamento Raman. Em teoria, todos os três tipos de espalhamento poderiam ter sido usados como sinais de referência para medição de temperatura. No entanto, pesquisas de longo prazo descobriram que a intensidade do espalhamento Rayleigh é extremamente instável à sensibilidade à perda das fibras ópticas. Se a luz espalhada por Rayleigh for usada como sinal de referência para sistemas de medição de temperatura por um longo período de tempo, it will cause uncertainty in the loss characteristics of optical fibers, leading to decreased system stability and even eventual inability to operate. Portanto, 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 de 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. Analisando a luz refletida, DTS pode calcular a temperatura do evento (based on the power of the reflected light) and the location of the event (based on measuring the time it takes for the backscattered light to return).

This technology has some characteristics, such as real-time monitoring. The system can monitor the temperature of the tested area in real-time for 7 × 24 horas, detect and locate temperature anomalies in a timely manner, and provide early warning; Sua capacidade de medição distribuída contínua pode alcançar o monitoramento simultâneo de vários pontos e eventos sem afetar uns aos outros, e a parte antes da quebra da fibra ainda pode funcionar normalmente, com forte resistência à destruição; Além disso, tem ultra-alta precisão e alta sensibilidade. Os parâmetros do sistema podem ser configurados de acordo com o ambiente, e cabos ópticos de comunicação padrão podem ser usados diretamente. A área de monitoramento é dividida de acordo com as necessidades do local; A resposta é muito rápida, com um ciclo de varredura tão baixo quanto 1 segundo. Geral, O DTS utiliza o efeito de espalhamento Raman da luz em fibras ópticas e as características de propagação da luz para obter uma medição eficaz da distribuição de temperatura ao longo da fibra.

2、 Tipos de fibra distribuída de fibra DTS

Classifique de acordo com as diferentes fibras ópticas utilizadas
Sensor de fibra óptica multimodo: Cabos de fibra óptica que podem transmitir vários modos de transmissão são chamados de fibras multimodo. Em sensores de fibra óptica multimodo, o sensor de fibra óptica do tipo transmissão usa fibras ópticas multimodo para transmitir sinais ópticos e os mede com base em diferentes intensidades de recepção de luz. Este tipo de sensor é comumente usado para detecção industrial, como detectar o nível de líquido, pressão, deformação, temperatura, taxa de fluxo, atual, campo magnético, etc.. Tem as vantagens de desempenho estável e confiável, estrutura simples, e baixo custo, mas sua sensibilidade é relativamente baixa. A largura de banda de transmissão da fibra multimodo pode atingir 30 megahertz a várias centenas de megahertz, tornando-o adequado para detecção e medição em distâncias mais curtas (até 40 km). Por exemplo, em alguns cenários de detecção e monitoramento de temperatura e quantidade física, onde os requisitos de distância não são particularmente longos e os custos precisam ser controlados, sensores de fibra distribuída do tipo fibra multimodo serão usados.
Sensor de fibra óptica monomodo: Um tipo de fibra óptica com núcleo e revestimento muito fino (com uma pequena diferença de índice de refração entre o núcleo e o revestimento) que só pode transmitir um modo de transmissão, chamada de fibra monomodo. Este sensor de fibra óptica monomodo pode ser construído usando fibras ópticas monomodo para formar interferômetros. Fatores externos podem causar alterações no caminho óptico da fibra óptica, resultando em variações nas franjas de interferência, que pode ser usado para medir várias grandezas físicas. A transmissão de fibra óptica monomodo tem uma largura de banda de até 10 gigahertz, adequado para longa distância (40-100quilômetros) medições. Em cenários que exigem longa distância fibra óptica distribuída sentindo, 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 (ETED): 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, equipamentos industriais, power cable trenches, etc.. By distributing sensors in these places, real-time temperature changes can be monitored to avoid safety hazards caused by abnormal temperatures. Por exemplo, 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. Although Brillouin type distributed fiber optic sensors are expensive, they have important applications in some special engineering and scientific research scenarios that require simultaneous measurement of temperature and stress. Por exemplo, in the structural health monitoring of large bridges, Sensores de fibra óptica distribuídos do tipo Brillouin podem ser usados para obter a distribuição de temperatura e distribuição de tensão da ponte sob diferentes condições de trabalho, o que é de grande importância para a avaliação de segurança e previsão de vida da ponte. No entanto, devido ao seu alto custo, eles raramente são usados em cenários civis comuns.

3、 Aplicação de fibra distribuída de fibra DTS

Campo de alarme de incêndio
Em sistemas de alarme de incêndio em grandes espaços, como metrôs, highway tunnels, armazéns, etc., sistemas distribuídos de medição de temperatura de fibra óptica desempenham um bom papel no monitoramento de temperatura e monitoramento de incêndio. Em túneis rodoviários, o cabo de fibra óptica de detecção é instalado na posição central superior do túnel. Se for um túnel fechado, o cabo de fibra óptica também pode ser colocado na lateral ou na posição intermediária superior do túnel (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, etc.. 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. They can quickly respond to temperature changes, timely warn of fire hazards, ensure the safety of oil tanks, and prevent serious consequences such as oil and gas explosions caused by abnormal temperature increases.
Monitoring of power facilities
For temperature monitoring of power devices such as high-voltage transmission and distribution cables, cabos de alimentação, valas de cabos, e equipamentos de energia, the temperature distribution and temperature change trend of the high-voltage cables covered by the detection optical cables can be monitored in real time by laying detection optical cables on the high-voltage cables to be tested. High voltage cables can also be divided into several areas and monitored separately according to requirements, with segmented functions such as warning temperature, alarm temperature, heating rate, and temperature difference alarm. The distributed fiber optic monitoring and alarm system provides an effective way for temperature monitoring, alarme, análise, 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 melhorar a confiabilidade e segurança da operação de equipamentos de energia. Em subestações ou salas de distribuição, sensores de temperatura de fibra óptica distribuídos podem ser dispostos ao longo de peças-chave de painéis e transformadores, como em torno dos enrolamentos dos transformadores, que pode capturar com sensibilidade pequenas mudanças de temperatura nos equipamentos e ajudar os trabalhadores de energia a tomar medidas de manutenção com antecedência.
Monitoramento de tanques de armazenamento de petróleo e gás
O aumento da temperatura dos tanques de armazenamento de petróleo e gás pode levar a um aumento da pressão dentro dos tanques, que pode causar consequências graves. Usando sensores de temperatura de fibra óptica distribuídos e colocando cabos de detecção na superfície externa e no topo dos tanques de armazenamento de petróleo e gás, a distribuição de temperatura e a tendência de todo o tanque podem ser monitoradas. Quando a condição de alarme for atingida, o sistema emite um sinal de alarme. Este método de monitoramento tem muitas vantagens, como monitoramento em tempo real de todo o tanque de petróleo e gás para fornecer análise abrangente de temperatura; Configuração flexível de alarme de temperatura constante, alarme de temperatura diferencial, e alarme de taxa de temperatura; O cabo de detecção não está eletrificado, resistente à corrosão, e pode trabalhar com segurança em ambientes perigosos; Fácil de instalar, um cabo óptico pode medir simultaneamente dezenas de tanques de petróleo e gás; Através de instalação adequada, também é possível medir se há vazamentos em tanques de petróleo e gás. O sistema DTS tem características de forte adaptabilidade ambiental e alta estabilidade a longo prazo, tornando-o adequado para monitoramento de temperatura de longo prazo em tanques de armazenamento de petróleo e gás.
Monitoramento de pipeline
Em termos de monitoramento de pipeline, sejam gasodutos para transporte de líquidos ou gases, especialmente nas partes importantes do gasoduto do transporte subterrâneo na indústria de energia, distribuído sensor de temperatura de fibra óptica tecnologia pode ser usada para monitoramento de pipeline, detecção de vazamento, e medição de dados durante o transporte por dutos, incluindo detecção de tubulações e vazamentos, localização de vazamentos, e fornecimento de equipamentos auxiliares para tubulações existentes. Por exemplo, em oleodutos de transporte de petróleo e gás, colocando fibras ópticas ao longo do gasoduto, é possível monitorar as mudanças de temperatura do ambiente circundante ou da própria tubulação em tempo real. Se houver vazamento ou outras situações, a temperatura ao redor do ponto de vazamento pode mudar. O sistema DTS pode detectar esta anomalia de temperatura e localizar com precisão o local do vazamento, o que é de grande importância para prevenir perdas económicas (como perdas materiais causadas por vazamentos de petróleo e gás) e poluição ambiental.
Aplicações relacionadas a estruturas de edifícios para conservação de água
Na inspeção e medição do estado de segurança de estruturas de conservação de água, como barragens, sensores de temperatura de fibra óptica distribuídos não podem apenas medir o campo de distribuição de temperatura de barragens e outros edifícios, mas também desempenham um papel na medição da temperatura durante o vazamento do concreto. Eles também podem detectar vazamentos em barragens e localizar pontos de vazamento. A tecnologia distribuída de medição de deformação por fibra óptica também permite medição estática e medição de deformação dinâmica de estruturas hidráulicas de edifícios. In reservoirs, monitoramento de temperatura, concrete dam monitoring, leakage detection and positioning, water leakage path positioning, measurement of subsidence process, deformation measurement, rock layer research and other work can be carried out; In terms of dams and embankments, monitoramento de temperatura, dam and embankment monitoring, leakage detection and positioning, positioning of groundwater leakage paths, leakage detection of sealing bodies and joints, and other monitoring work can be carried out, fornecendo métodos abrangentes de monitoramento de dados para a garantia de segurança de edifícios com conservação de água.

4、 InnoTech é a melhor empresa na área de DTS

Fuzhou Yingnuo Tecnologia Eletrônica Co., Ltda. é uma empresa de alta tecnologia envolvida em pesquisa e desenvolvimento científico, produção, vendas, e serviço. A empresa possui uma gama de produtos e conquistas em DTS.

Pesquisa técnica e características do produto
A tecnologia de produto do sistema de medição de temperatura de fibra óptica distribuída da Yingnuo Technology é baseada nos princípios básicos do DTS, como o uso do efeito de espalhamento Raman espontâneo de fibra óptica para obter medição de temperatura e reflexão óptica no domínio do tempo para função de posicionamento espacial. Seus produtos, como o host de medição IF-DTS, pode usar pulsos de laser semicondutores de pulso estreito de alta velocidade acoplados à fibra de detecção, e filtro adicional, 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.

O produto possui alguns recursos excelentes, como uma faixa de medição de -30.0 ℃~240,0 ℃, função de medição distribuída em tempo real, que pode cobrir a área de detecção e localizar com precisão a localização do incêndio; Longa distância de medição e informações de medição ricas; Alta precisão de medição e velocidade de resposta rápida; Alta confiabilidade e baixa taxa de alarmes falsos; O método de alarme é flexível e pode atingir alarme de temperatura diferencial de vários níveis, garantindo um alarme confiável no estágio inicial de um incêndio. Além disso, o cabo óptico de detecção serve tanto como portador de transmissão de sinal quanto como elemento sensor de temperatura, com vantagens como fácil instalação, longa vida útil, e baixos custos de manutenção nas fases posteriores.

Os produtos da Yingnuo Technology têm uma ampla gama de aplicações, como túneis, metrôs, eletricidade, petroquímica, barragens, poços de petróleo, e outros campos. Compared with other traditional methods in tunnel fire monitoring, 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. Além disso, 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.