Оптоволоконные датчики температуры INNO ,системы контроля температуры.
Распределенное акустическое зондирование (ТО) это инновационный метод мониторинга, основанный на технологии оптоволоконных датчиков.. Система DAS использует оптическое волокно в качестве чувствительной среды и анализирует сигнал обратного рассеяния Рэлея световых импульсов во время их распространения в волокне., достижение непрерывного и в реальном времени мониторинга акустических сигналов в окружающей среде волокна. По сравнению с традиционными акустическими датчиками, Системы DAS обладают уникальными преимуществами, такими как широкий охват, высокая чувствительность, и высокая производительность в реальном времени. Они все более широко используются в таких областях, как мониторинг нефте- и газопроводов., охрана периметра, безопасность железных дорог, и мониторинг землетрясений. В этой статье будут подробно рассмотрены основные принципы, ключевые технические параметры, и типичная сфера применения системы DAS в деталях.
Основные принципы
Основной принцип системы DAS заключается в использовании оптических волокон в качестве распределенных датчиков., проанализировать эффект обратного рассеяния световых импульсов при распространении в оптических волокнах, и извлекать акустическую информацию об окружающей среде из оптических волокон. Основной рабочий процесс можно резюмировать в виде следующих шагов.:
Оптическое импульсное излучение: Импульсный лазер в системе излучает импульс узкой ширины., мощные оптические импульсы по волокну на определенной частоте.
Рэлеевское рассеяние: При распространении световых импульсов по оптическим волокнам, на них влияют колебания плотности материала волокна, что приводит к эффектам рэлеевского рассеяния. Когда оптические волокна повреждаются звуковыми волнами, фаза рассеянного света изменится.
Обнаружение обратного рассеянного света: Часть рассеянного света вернется по первоначальному пути., быть получен фотодетектором, и преобразуется в электрический сигнал.
Анализ во временной области: На основе скорости света и времени излучения импульса, можно определить положение волокна, соответствующее рассеянному свету. С помощью анализа во временной области, добиться пространственного позиционирования вдоль оптического волокна.
Когерентная демодуляция: Фотоэлектрический сигнал обратного рассеяния содержит информацию об изменении фазы, вызванную звуковыми волнами.. Использование технологии когерентной демодуляции для извлечения изменения фазы, связанного со звуковыми волнами..
Анализ частотной области: Выполните преобразование Фурье сигнала изменения фазы, полученного в результате демодуляции, чтобы получить информацию о спектре акустических частот в разных положениях..
С помощью вышеуказанных шагов, Система DAS Huaguang Tianrui может обеспечить непрерывное и распределенное извлечение и анализ акустических сигналов по оптоволоконному пути.. Чем сильнее акустические помехи в волокне, тем больше изменение фазы рассеянного света, и тем больше амплитуда демодулированного сигнала. Поэтому, путем анализа амплитудных и частотных характеристик демодулированного сигнала, можно обнаружить и локализовать звук в оптоволоконной среде.
Ключевые технические параметры
Показатели эффективности системы DAS в основном включают следующие аспекты::
Пространственное разрешение: Минимальное расстояние между положениями источников звука, которое может различить система., обычно в пределах 1-10 метры. Высокое пространственное разрешение означает более точную локализацию источника звука..
Чувствительность: характеризует минимальный уровень звукового давления, который может обнаружить система. Высокая чувствительность означает возможность улавливать слабые звуковые сигналы.. Типичная система SR-DAS имеет чувствительность до -180 дБ и весит 20 м Па.
Диапазон частотной характеристики: Диапазон частот звуковых волн, которые может обнаружить система DAS. Типичный диапазон частотной характеристики составляет 1 Гц-10 кГц., который может удовлетворить большинство потребностей в мониторинге звука.
Расстояние измерения: Длина оптоволоконного кабеля, который может покрыть одна система DAS. Типичное расстояние измерения может достигать 10-50 километры, отвечающее требованиям удаленного распределенного мониторинга.
Частота выборки: характеризует количество точек регистрации акустических сигналов в единицу времени. Высокая частота дискретизации означает более высокое временное разрешение и точность восстановления сигнала.. Типичная частота дискретизации может достигать 1–100 кГц..
Точность позиционирования: характеризует диапазон погрешности измерения положения источника звука. Высокая точность позиционирования имеет решающее значение для точного определения источников звука.. Типичная точность позиционирования может достигать ± 1-5 метры.
В дополнение к вышеперечисленным техническим показателям, надежность, стабильность, производительность в реальном времени, и другие факторы системы DAS также являются важными аспектами для оценки ее производительности.. В настоящее время основное внимание уделяется постоянному улучшению комплексной производительности систем DAS за счет оптимизации оптической конструкции., алгоритмы обработки сигналов, и т. д..
Область применения распределенное оптоволокно Система
(1) Мониторинг внешнего разрыва кабельной траншеи/нефте- и газопровода
Благодаря оптоволоконной технологии измерения вибрации, когда внешние силы, такие как экскаваторы, вибрируют вблизи кабельных траншей/нефте- и газопроводов с чувствительными волокнами, DAS может обеспечить раннее предупреждение и сообщить о месте тревожного события..
(2) Мониторинг акустико-вибрационного процесса газового гидроразрыва в нефти и сланцах
Корпус нефтяной скважины может дать течь, и под землей может наблюдаться водонефтяная стратификация и другие геологические структурные изменения.. Путем прокладки сенсорных оптических кабелей вдоль обсадной колонны нефтяной скважины., DAS может отслеживать вибрацию звуковых волн в любой точке под землей в режиме реального времени..
(3) Мониторинг утечек трубопроводов и окружающая безопасность
Будь то нефтепроводы или газопроводы, когда есть утечка, не только изменения температуры сопровождаются изменениями вибрации, но система DAS может служить устройством защиты и предупреждения вокруг трубопровода..
(4) Мониторинг высокоскоростного железнодорожного сообщения, корабли, и аэропорты
Оптические волокна, расположенные вдоль высокоскоростной железной дороги, могут определять состояние работы высокоскоростной железной дороги., и посредством распределенного акустического зондирования, можно понять статус работы пути и поезда; Оптоволоконные кабели можно проложить за пределами аэропорта, чтобы в реальном времени отслеживать взлет и посадку самолетов., и отслеживать нарушения безопасности в аэропорту. (5) Мониторинг охраны периметра и предотвращение проникновения на границу
Система DAS может предоставлять данные о злоумышленниках в режиме реального времени и обеспечивать раннее предупреждение при прокладке оптических кабелей на национальных границах или в ситуациях, когда требуется мониторинг предотвращения вторжений..
