Как выбрать оптоволоконный прибор для мониторинга вибрации руководство-INNO

При выборе оптоволоконного устройства контроля вибрации, такие факторы, как чувствительность, точность позиционирования, экологическая адаптивность, и экономическая эффективность должны быть всесторонне рассмотрены. Убедитесь, что выбранное устройство соответствует требованиям конкретных сценариев применения., например, стабильная работа в условиях сильных электромагнитных помех или поддержание высокой точности позиционирования при мониторинге на больших расстояниях.. В то же время, также необходимо учитывать стоимость обслуживания устройства..

1、 Критерии выбора оптоволоконные устройства измерения и мониторинга вибрации

Распределенная оптоволоконная бриллюэновская система мониторинга температуры

1.1 Показатели эффективности

чувствительность
Чувствительность является важным показателем для измерения того, насколько слабые вибрации могут быть обнаружены оптоволоконными устройствами мониторинга вибрации.. В некоторых сценариях с высокими требованиями к обнаружению небольших вибраций, 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. Например, 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.
точность позиционирования
The positioning accuracy determines the ability of the device to accurately determine the location of vibration occurrence. For long-distance monitoring objects, например, магистральные нефте- и газопроводы, силовые кабели, и т. д., устройства с высокой точностью позиционирования могут быстро и точно определить место проникновения или возникновения неисправности. Например, в проекте мониторинга безопасности подводных кабелей, тот распределенное оптоволокно Система измерения вибрации должна точно определять точное местоположение вибрации вокруг кабеля., и выдавать точные предупреждения и определять местоположение для опасных операций, таких как раскопки и постановка на якорь больших кораблей.. Низкая точность позиционирования может привести к тому, что персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию не сможет своевременно и точно добраться до проблемного места., увеличение рисков безопасности. Вообще говоря, Точность позиционирования распределенных оптоволоконных систем мониторинга вибрации на большие расстояния может достигать 10 метры, который идеально подходит для многих крупномасштабных приложений инженерного мониторинга..
Измерить расстояние
The measurement distance is directly related to the monitoring range that the device can cover. In some large-scale infrastructure projects, such as railway lines, large bridges, и т. д., longer measurement distances are required. Например, when conducting safety monitoring along railway lines, fiber optic vibration sensing technology can achieve single machine dual channel 80 kilometer safety monitoring. If each meter is equivalent to one sensor, it is equivalent to integrating 80000 sensors into one fiber optic cable, which can effectively monitor longer distances along railway lines. For some large-scale oil and gas pipeline safety monitoring projects, devices with long measurement distances can reduce the number of installation points, более низкие затраты, and ensure comprehensive monitoring of the entire pipeline.
разрешающая способность
The spatial resolution affects the level of detailed understanding of the vibration situation within the monitoring area. Higher spatial resolution can more accurately distinguish vibration differences at different positions. Например, in some scenarios that require high structural health monitoring, such as large bridge structural health monitoring, high spatial resolution can provide detailed understanding of the vibration situation of different parts of the bridge, which helps to timely detect local structural problems. The spatial resolution of a long-distance distributed vibration monitoring system can reach ± 35 метры (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
Частота ложных тревог и частота ложных тревог являются ключевыми факторами надежности измерительного устройства.. В сфере безопасности, например, системы защиты периметра в аэропортах, тюрьмы, и другие места, если уровень ложных тревог слишком высок, это увеличит ненужное потребление рабочей силы и материальных ресурсов.; Если уровень ложных тревог слишком высок, это принесет угрозу безопасности. Превосходное оптоволоконное устройство измерения и мониторинга вибрации должно иметь низкий уровень ложных срабатываний и уровень утечек.. Например, Некоторые передовые распределенные оптоволоконные системы мониторинга вибрации имеют функции обработки ложных сигналов тревоги., с ложной тревогой и скоростью утечки ≤ 5%. Это может обеспечить безопасность, одновременно уменьшая ненужное раздражение..

1.2 Экологическая адаптивность

Возможность защиты от электромагнитных помех
In strong electromagnetic interference environments such as power systems and areas with dense electronic equipment, the anti electromagnetic interference capability of fiber optic vibration sensing monitoring devices is particularly important. Например, in the monitoring of the working status of high-voltage circuit breakers in high-voltage power grids and the monitoring of vibration and abnormal noise in substations, 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, и т. д., ensuring the accuracy of monitoring data.
Ability to withstand harsh environments
Including the ability to withstand harsh environments such as humidity, коррозия, 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, влажность, and other environmental conditions. The optical fiber of the fiber optic vibration sensing monitoring device itself has chemical properties such as water resistance, высокая термостойкость, и коррозионная стойкость, и может работать в течение длительного времени в таких суровых условиях, не беспокоясь о коррозии или повреждении устройства.. При вибромониторинге подводных сооружений, например, мониторинг подводных кабелей, устройство также может стабильно работать, обеспечивая эффективный мониторинг подводных объектов.
Адаптивность к температуре
Температура сильно различается в разных сценариях применения., от экстремально холодных низкотемпературных сред до высокотемпературных промышленных сред. Волоконно-оптическое устройство контроля вибрации должно поддерживать стабильную работу при различных температурах.. Например, при наружном мониторинге объектов в некоторых холодных северных регионах или мониторинге вибрации оборудования вблизи высокотемпературных промышленных печей, 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 Функциональные особенности

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. Например, 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, и т. д.. 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, диагностика неисправностей, и т. д.. 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
If it is necessary to integrate the fiber optic vibration sensing monitoring device into existing monitoring or automation systems, the compatibility of the device with other systems is crucial. Например, in the automated production workshops of some large enterprises, the fiber optic vibration sensing monitoring device should be compatible with the workshop’s automation control system, система сбора данных, и т. д., to achieve data sharing and collaborative work. In the construction of smart cities, fiber optic vibration sensing monitoring devices should be compatible with the city’s comprehensive management system, integrating the monitored vibration data into comprehensive information platforms such as urban safety and infrastructure health management.

1.4 Reliability and Stability

срок службы
A longer service life can reduce the frequency and cost of equipment replacement. If the front-end passive equipment in the fiber optic vibration sensing monitoring device has a service life of 30 годы, это может уменьшить проблемы с обслуживанием и заменой оборудования во многих долгосрочных проектах.. Например, в проектах мониторинга состояния конструкций некоторых крупных мостов, срок службы моста может достигать нескольких десятилетий. Использование оптоволоконных устройств контроля вибрации с длительным сроком службы позволяет обеспечить непрерывный мониторинг на протяжении всего срока службы моста., без необходимости частой замены оборудования.
стабильность
При длительной эксплуатации, устройство должно поддерживать стабильную работу. Будь то в процессе непрерывного мониторинга или в различных условиях окружающей среды, необходимо уметь стабильно обнаруживать сигналы вибрации и точно выводить данные. Например, в проектах мониторинга безопасности на железнодорожных линиях, волоконно-оптическая технология измерения вибрации должна работать стабильно в течение длительного времени, unaffected by external environmental changes such as temperature changes, humidity changes, occasional electromagnetic interference, и т. д., and always maintain accurate monitoring along the railway line to ensure safe railway operation.

1.5 Cost factors

Equipment procurement cost
The procurement cost of fiber optic vibration sensing and monitoring devices with different brands and performance varies greatly. For some projects with limited budgets, it is necessary to choose devices with lower procurement costs while meeting performance requirements. Например, in some small business equipment vibration monitoring projects, if the budget is limited, fiber optic vibration sensing monitoring devices that meet performance requirements but have relatively low prices can be selected. Однако, for some national key projects that require extremely high safety, it may be more inclined to choose high-performance, 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. Например, 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. In terms of maintenance costs, such as regular equipment inspections, замена компонентов, и т. д., if the device requires frequent maintenance or maintenance is difficult, the maintenance cost will be higher. Some maintenance free or simple devices, например, распределенные оптоволоконные системы мониторинга вибрации на большие расстояния, не требуют регулярного обслуживания, если нет человеческих повреждений, что может снизить долгосрочные затраты на техническое обслуживание.

2、 Характеристики различных типов оптоволоконных устройств измерения и мониторинга вибрации

2.1 Распределенный оптоволоконный датчик вибрации

принцип работы
Распределенный волоконно-оптический датчик вибрации представляет собой распределенный волоконно-оптический датчик, основанный на когерентном рэлеевском рассеянии.. Когда свет проходит через оптическое волокно, он будет рассеиваться из-за неоднородности волокна. При воздействии внешних вибраций на чувствительное волокно, показатель преломления и длина волокна претерпят небольшие изменения, приводящие к изменению фазы рассеянного сигнала внутри волокна и обнаруживающие изменения интенсивности света. 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. The distributed fiber optic vibration sensing analysis system can accurately and precisely monitor the vibration that needs to be induced by detecting the difference in phase changes of the scattered light signal in the front and back stages of the object’s vibration. В то же время, it can sense different multi-point vibration events and accurately locate them.
характеристика
Continuity: It can simultaneously obtain vibration information from multiple locations on optical fibers that are tens of kilometers long, enabling continuous monitoring over long distances and large areas. Например, 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, including manual excavation, vehicle intrusion, heavy machinery excavation, и т. д., 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, such as railway lines, мосты, и т. д., monitoring over longer distances can be achieved by laying a fiber optic cable, reducing the number of sensors and installation costs.
Безопасность: Fiber optic itself has characteristics such as anti electromagnetic interference and insulation. In some flammable, explosive or strong electromagnetic interference environments, such as petroleum and petrochemical sites, near substations, и т. д., distributed fiber optic vibration sensors can work safely and stably, ensuring the safety of monitoring.
Высокая чувствительность: capable of detecting small vibration changes, which is very important for monitoring scenarios that are sensitive to vibration changes, such as earthquake warning and structural health monitoring of precision equipment. In earthquake warning applications, earthquake information can be captured in advance by detecting small changes in optical signals in fiber optic cables.
Высокая точность позиционирования: It can accurately locate the location where vibration occurs. In some scenarios that require rapid positioning of faults or intrusion points, such as submarine cable safety monitoring, предотвращение периметра аэропорта, и т. д., high positioning accuracy can quickly respond and take measures. Например, 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 Волоконный датчик с брэгговской решеткой

принцип работы
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. Например, 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.
характеристика
Passive intrinsic safety: Fiber Bragg grating sensors are passive components that do not generate energy and do not pose safety hazards due to electrical issues. They are particularly suitable for monitoring equipment in hazardous environments such as flammable and explosive environments, such as the petrochemical industry. In the monitoring of equipment in oil and gas, its insulation and non-metallic characteristics can ensure safe use in hazardous environments.

Сильная способность защиты от помех: 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, температура, 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. This feature makes it easy to increase the number of sensors and expand the monitoring range in large-scale structural health monitoring projects, such as large bridges, плотины, и т. д., without the need for complex wiring and high costs.

Хорошая стабильность: Fiber Bragg grating sensors have a low temperature coefficient and excellent long-term stability. In some long-term monitoring projects, such as long-term structural health monitoring of bridges, stable performance can be maintained, unaffected by environmental factors such as temperature, and accurate monitoring of bridge vibration and other conditions can be achieved.

High flexibility: In terms of installation, some fiber Bragg grating displacement sensors can be stretched in any direction due to the use of wire pulling, making installation and use flexible, convenient, and adaptable. Equipped with coaxial variable speed wheels internally, it can achieve a large range and is equipped with buffer springs to increase the range while avoiding direct impact on fragile bare optical fibers. In different monitoring scenarios, such as building deformation and vibration monitoring in civil engineering, flexible installation can be carried out according to actual situations.

3、 Brand comparison of fiber optic vibration sensing monitoring devices

3.1 Фучжоу Иннуо Технология

Особенности продукта
Наша основная продукция включает вибрирующие оптические волокна., вибрирующие оптические кабели, распределенные оптические волокна, и другие сопутствующие товары. Ее продукция может иметь определенные технологические преимущества в области измерения и мониторинга вибрации по оптоволокну., такие как производительность зондирования и возможности обработки данных. Он уделяет определенное внимание смежным областям продукции: волоконно-оптическому измерению и мониторингу вибрации., и добился определенных результатов в целенаправленных исследованиях и оптимизации продуктов.
В основном занимается системами сигнализации по периметру., Хосты системы вибрационной оптоволоконной сигнализации и другие продукты. Могут быть уникальные конструкции продуктов, в которых используется мониторинг вибрации по оптоволокну для предотвращения периметра.. 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, fiber temperature measurement, 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. Например, Технология волоконных брэгговских решеток может помочь повысить точность и стабильность датчиков вибрации.. Ее продукты могут иметь определенные характеристики при сборе и обработке данных., способен точно анализировать и обрабатывать сигналы вибрации, и может иметь определенные преимущества при мониторинге нескольких параметров (например, температура, вибрация, и т. д.) одновременно. Он подходит для сложных сценариев, требующих одновременного мониторинга нескольких физических величин., и постепенно завоевал определенную репутацию в проектах защиты периметра, таких как заводы и жилые районы.. При конкуренции с другими аналогичными брендами, преимущества технологии и продукции, связанные с системами сигнализации по периметру, станут ее основной конкурентоспособностью..

3.2 Хуагуан Тяньруй (Фучжоу Хуагуан Тяньруй)

Особенности продукта
В дополнение к продуктам, связанным с оптоволоконным датчиком и мониторингом вибрации, 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, anti-interference ability, и другие аспекты. 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, он использует свою существующую рыночную репутацию и ресурсы клиентов для продвижения сопутствующих продуктов.. Репутация бренда основана на его всесторонней работе в различных аспектах, таких как технологические исследования и разработки., качество продукции, и послепродажное обслуживание.