Принцип работы и применение распределенных оптоволоконных датчиков-ИННО

Распределенное оптоволоконное зондирование Эта технология имеет важные применения при определении характеристик оптоволокна., локализация неисправности, и мониторинг температуры окружающей среды оптоволокна, стресс, и вибрация. Технология оптического отражения во временной области, технология оптического анализа во временной области, и технология оптического анализа в частотной области — несколько широко используемых технологий в технологии распределенного оптоволоконного зондирования..

Распределенные оптоволоконные датчики широко используются в таких областях, как энергетика., нефтехимия, транспорт, гражданское строительство, и аэрокосмическая промышленность. Однако, в связи с повышением требований к безопасности производства в различных отраслях промышленности, распределенные оптоволоконные датчики с одной функцией больше не могут удовлетворить потребности. Для более полного понимания условий инженерной безопасности, пользователям часто необходимо одновременно контролировать такие параметры, как температура, вибрация, и напрягайте в режиме реального времени со всех сторон. В целом, Для удовлетворения требований необходимо оборудовать как минимум два разных набора распределенных оптоволоконных датчиков..

Когда на оптическое волокно влияют внешние факторы, такие как температура, стресс, вибрация, и т. д., интенсивность, фаза, частота, и другие параметры проходящего света в волокне соответственно изменятся. Обнаружив эти параметры проходящего света, соответствующие физические величины могут быть получены. Эта технология называется технологией оптоволоконного зондирования.. Характеристики самого оптоволокна, например, отсутствие электрификации, электромагнитное сопротивление, радиационная стойкость, сопротивление высокому напряжению, нет образования искры, и хорошие изоляционные характеристики, сделать оптоволоконную систему датчиков основным направлением сенсорных систем и постепенно заменить традиционные сенсорные системы.. Когда физические величины в оптическом волокне, например, давление, температура, влажность, электрическое поле, магнитное поле, и т. д., изменять, это вызовет изменения в физических характеристиках оптического волокна, что приводит к различным оптическим эффектам передаваемых световых волн в оптическом волокне., например, рассеяние, поляризация, изменения интенсивности, и т. д.. Путем обнаружения изменений световых волн в оптических волокнах, физические величины, такие как температура, давление, деформация, и уровень воды может быть обнаружен. В последние годы, бурное развитие оптоэлектронных устройств, особенно полупроводниковые лазеры, технология мультиплексирования с разделением по длине волны и оптической связи, обнаружение и обработка оптико-электронных сигналов, и другие технологии, сделало реальностью использование оптических волокон в качестве распределенных сенсорных систем..

Технология распределенного оптоволоконного зондирования широко используется для мониторинга состояния больших объектов, таких как здания., мосты, и уклоны благодаря преимуществам распределенного измерения, большое расстояние измерения, анти-электромагнитные помехи, и высокая прочность изоляции. Он также применяется в области электротехники для измерения температуры и напряжения электрооборудования, такого как подводные кабели и воздушные линии электропередачи., и имеет очень широкую перспективу применения. В настоящий момент, имеется мало сообщений об определении температуры и деформации обмотки трансформатора на основе технологии распределенного оптоволоконного измерения..
Оптоволоконные датчики имеют множество преимуществ, таких как высокая устойчивость к электромагнитным помехам., высокая чувствительность, хорошая электроизоляция, безопасность и надежность, коррозионная стойкость, and the ability to form fiber optic sensing networks. Поэтому, they have broad application prospects in various fields such as industry, сельское хозяйство, биомедицина, and national defense.
В последние годы, the Brillouin optical time-domain analyzer, as a typical representative of distributed fiber optic sensing technology, has received widespread attention. Compared with other fiber optic sensors, the Brillouin optical time-domain analyzer has advantages such as high spatial resolution, ultra long distance sensing, and dynamic measurement. It can simultaneously measure physical quantities such as temperature and microstrain with high precision. Due to the fact that optical fibers serve as both sensor components and signal transmission channels, using optical signals as transmission signals can effectively reduce structural costs.

Технология распределенного оптоволоконного измерения широко используется в технологиях мониторинга утечек в трубопроводах благодаря широкому диапазону пространства измерения., одно и то же волокно для восприятия и передачи, простая структура, удобное использование, низкая стоимость приема сигнала на единицу длины, и высокая экономическая эффективность.

Традиционные датчики в основном электрические., с малым диапазоном измерения и сложным подключением к сети. Более того, точечные датчики требуют высоких затрат на техническое обслуживание при измерении больших диапазонов и больших расстояний.. В отличие, датчики оптоволоконных датчиков оптоволоконные, который имеет устойчивую структуру, устойчивость к электромагнитным помехам, коррозионная стойкость, маленький размер, и низкая стоимость. Кроме того, покрытие оптоволокна широкое, и он может измерять системы с широким диапазоном и пространственным распределением.. Поэтому, с конца 1970-х годов, распределенное оптоволоконное зондирование получило широкое развитие., с появлением технологии оптического отражения во временной области (рефлектометр), Raman optical time domain reflection technology (ROTDR), Brillouin optical time domain reflection technology (БОДР), and phase sensitive optical time domain reflection technology（ Φ- рефлектометр, и т. д.. В настоящий момент, Raman optical time-domain reflection (ROTDR) technology based on temperature measurement is relatively mature. Среди них, Raman optical time-domain reflection (ROTDR) technology injects pulsed light into the fiber, and the temperature effect of backward Raman scattering spectrum is generated during the propagation of light in the fiber. When the incident light quantum collides with the material molecules in the fiber, elastic and inelastic collisions occur. When elastic collision occurs, there is no energy exchange between the light quantum and the material molecules, and the frequency of the light quantum does not change in any way, в результате чего свет, рассеиваемый по Рэлею, сохраняет ту же длину волны, что и падающий свет.; При неупругих столкновениях, происходит энергетический обмен, а кванты света могут испускать или поглощать фононы, что приводит к генерации более длинноволнового стоксова света и более коротковолнового антистоксова света.. Из-за чувствительности антистоксового света к температуре., система использует стоксов оптический канал в качестве опорного канала и антистоксовый оптический канал в качестве канала сигнала.. Соотношение этих двух факторов может устранить нетемпературные факторы, такие как колебания сигнала источника света и изгиб волокна., достижение сбора информации о температуре.

ФДЖИННО предоставляет распределенные оптоволоконные системы измерения температуры, которые продаются напрямую производителями и могут широко использоваться в комплексных галереях труб., кабельные траншеи, нефте- и газопроводы, подстанции, и т. д..