O princípio, aplicativo, and advantages of distributed fiber optic sensors-INNO

The principle and application fields of sensores de fibra óptica

The full English name of fiber optic sensor is Fiber Optical Sensor, abbreviated as FOS. In many aspects of modern society, there are broad application prospects and development prospects. In some related fields, various fiber optic sensors have been developed, incluindo temperatura, variedade, pressão, nível de líquido, gás, fiber optic gyroscope, and other sensors. Fiber optic sensors use the transmitted light waves in optical fibers to sense changes in the external environment for monitoring. The working process of fiber optic sensors is that when the incident light source is transmitted from the fiber optic to the modulator, the optical parameters change due to changes in the external measured parameters, becoming modulated optical information. Então, the modulated optical signal is detected by the photoelectric detection device, e os parâmetros externos são obtidos após serem demodulados.

Tecnologia de detecção de fibra óptica distribuída

Como uma tecnologia de detecção de alta tecnologia emergente rapidamente, o desenvolvimento teórico e a aplicação prática de sensores distribuídos de fibra óptica também estão em constante aprofundamento. Atualmente, exploração e pesquisa sobre deformação de barragens e monitoramento de temperatura estão se aprofundando, mas esses estudos são frequentemente monitoramento baseado em pontos, e a distância entre vários sensores é grande, e alguns lugares não podem ser localizados, portanto, não é possível alcançar capacidades de alerta oportunas e eficazes. Existem alguns métodos tradicionais não destrutivos para avaliar rupturas ou danos locais e garantir a integridade estrutural em sistemas de teste ou monitoramento de segurança estrutural de engenharia., como métodos eletromagnéticos, métodos de emissão acústica, sistemas de radar de penetração no solo, e monitoramento de erosão usando eletrodos de referência inseridos. Esses métodos de diagnóstico tradicionais são suscetíveis a interferências eletromagnéticas e têm limitações de sensibilidade e repetibilidade. Em contraste, sensores de fibra óptica têm vantagens no uso a longo prazo e na repetibilidade devido à sua resistência à interferência eletromagnética, umidade, e erosão. Portanto, sensores de fibra óptica têm sido usados para monitoramento de segurança em edifícios de engenharia.

A tecnologia de detecção distribuída de fibra óptica pode usar métodos de medição diretos ou indiretos para monitorar aterros com base no alvo desejado:

① A medição direta é a colocação de fibras ópticas diretamente dentro do objeto monitorado. Com a deformação e mudanças de temperatura do objeto monitorado, as fibras ópticas obtêm informações de tensão e temperatura, qual é a situação de deformação e distribuição de temperatura do objeto monitorado. O método de medição direta pode efetivamente fornecer alerta precoce sobre riscos de barragens, mas não é propício ao monitoramento de longo prazo.

② Medição indireta é o processo de colocação de fibras ópticas em uma determinada estrutura de suporte ou uso de sondas de sensores de fibra óptica para converter a deformação e temperatura do objeto monitorado nas alterações de parâmetros correspondentes da estrutura de suporte ou sensor, e depois convertê-los na deformação e temperatura da fibra óptica. Ao detectar a tensão e a temperatura na fibra óptica, a deformação e a temperatura do objeto monitorado são obtidas indiretamente. O método de medição indireta pode ser usado para monitoramento de longo prazo, mas requer o projeto de estruturas de suporte especializadas e exige que as mudanças nas estruturas de suporte ou sensores utilizados correspondam bem à deformação e temperatura da fibra óptica.

Aplicação de Sensores Distribuídos de Fibra Óptica

Sensores de fibra óptica distribuídos não têm apenas as vantagens dos sensores de fibra óptica, mas também têm as características de monitoramento distribuído e de longa distância. Atualmente, esses tipos de sensores são usados principalmente para monitorar temperatura e estresse
Mudar. As aplicações específicas incluem os seguintes quatro aspectos:

① Em termos de túneis e pontes. Devido às deficiências das tecnologias de detecção tradicionais, tais como fraca capacidade anti-interferência, dificuldade em obter soluções não elétricas no local, distribuído remotamente, e monitoramento em larga escala. Portanto, fiber optic sensing technology has become the preferred sensor for safety monitoring in these large-scale engineering projects.

② In terms of oil, gás, e oleodutos.

Leakage monitoring of conveying pipelines or storage tanks, as well as temperature monitoring and fault location detection.

③ In terms of electricity and power plants.

Surface temperature monitoring and positioning of cables and wires, as well as fire monitoring and early warning in power plants and substations.

④ In terms of water conservancy and civil engineering. Temperature and strain testing of dams, aterros, aterros, and slopes, as well as structural displacement and strain monitoring and early warning of large buildings.

As vantagens dos sensores de fibra óptica

Fiber optic sensors have the characteristics of high sensitivity, anti-interferência, tamanho pequeno, peso leve, large dynamic range, and easy implementation of system telemetry and control. They can be used for monitoring in harsh and high-risk environments.
Specifically manifested as:

① The electrical insulation of fiber optic sensors ensures that there are no circuit safety issues with the sensing probe. Due to the fact that fiber optic sensors do not absorb electromagnetic radiation, the radiation will not cause reading confusion
Chaotic phenomenon.

② Fiber optic sensors have integration and small size. Most fiber optic sensors generate optical signals through fiber optic conduction to excite light sources, without the need for power supply. Even in harsh environments, they do not cause safety issues such as circuits.

③ Fiber optic components themselves are both detection and transmission components, capable of achieving telemetry functions. The measured object can be at a certain distance from the sensor, and the fiber optic sensor has a large measurement range, satisfactory accuracy, and simplified calibration. Fiber optic sensors can be classified into different types of sensors based on different classification methods, and each type also exhibits different characteristics.

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