Utangulizi wa Kanuni ya Mfumo wa Kuhisi Halijoto ya Fiber Optic-INNO

Mfumo wa Kuhisi Halijoto Uliosambazwa (DTS) ni chombo cha optoelectronic cha fiber optic ambacho hupima halijoto pamoja na urefu wa kebo ya kutambua nyuzi macho. Kipengele cha pekee cha mfumo wa kuhisi joto uliosambazwa ni kwamba hutoa kuendelea (au kusambazwa) usambazaji wa joto pamoja na urefu wa kebo ya kuhisi, badala ya vidokezo vya kipekee ambavyo lazima viamuliwe mapema.

Jinsi vihisi joto vya nyuzi macho hufanya kazi

Mfumo wa DTS unajumuisha leza ya mapigo ambayo hutuma takriban mipigo ya 1m (sawa na 10ns ya muda) kwa nyuzi. Wakati mapigo yanaenea kwa urefu wa fiber ya macho, inaingiliana na kioo. Kutokana na kasoro ndogo katika kioo, kiasi kidogo cha mipigo mbichi ya leza huonyeshwa tena kwenye mfumo wa kuhisi wa DTS. Kwa kuchambua mwanga ulioakisiwa, DTS inaweza kuhesabu joto la tukio (kwa kuchambua nguvu ya mwanga ulioakisiwa) na eneo la tukio (kwa kupima muda inachukua kwa mwanga uliotawanyika kurudi), kawaida katika vyombo.

Kebo ya kuhisi halijoto iliyosambazwa

Kawaida, Teknolojia ya DTS hutumia nyaya za kawaida za mawasiliano ya simu, na nyaya maalumu au sehemu za kuhisi zinahitajika tu kwa vipimo wakati halijoto inapozidi 100 ° C.. Nyuzi za kuhisi kawaida hutegemea nyuzi za multimode, yanafaa kwa umbali mfupi (hadi 40km) na nyuzi za mode moja, na inafaa kwa umbali mrefu (40-100km).

Vipimo vya joto la macho ya nyuzi vipimo vya DTS

Mifumo iliyosambazwa ya kutambua halijoto inaweza kwa kawaida kupata halijoto ndani ya umbali wa 1 Mita (inajulikana kama azimio la anga), kwa usahihi ndani ya masafa ya ± 1 ° C na azimio la kuhisi chini kama 0.01 ° C.. Hata hivyo, kuna uhusiano wa kinyume kati ya azimio la kipimo, anuwai, na wakati wa sampuli, ambapo azimio la halijoto hupungua kulingana na masafa na kuongeza muda unaohitajika ili kupata data mahususi ya kipimo.

Kanuni ya kipimo cha Raman ya kutambua halijoto

Fiber optic imeundwa na glasi ya quartz ya doped, na wakati laser inapopitishwa kwenye nyuzi, mwingiliano hutokea kati ya chembe za macho (fotoni) na elektroni za molekuli. Kwa masafa maalum katika wigo wa sumakuumeme (inayojulikana kama bendi za Stokes na anti Stokes), mwanga kutawanyika (pia inajulikana kama Raman kutawanyika) hutokea katika nyuzi za macho. Uzito wa bendi inayoitwa anti Stokes inategemea joto, wakati bendi inayoitwa Stokes kwa kweli haitegemei halijoto. Joto la ndani la nyuzi za macho linatokana na uwiano wa nguvu ya mwanga ya Stokes na Stokes.

Kanuni za kipimo – OTDR na OFDR Technologies

Kuna kanuni mbili za msingi za kipimo kwa teknolojia ya kuhisi iliyosambazwa: kiakisi cha kikoa cha macho cha wakati (OTDR) na kiakisi cha kikoa cha macho (OFDR).

OTDR ilitengenezwa tena 20 miaka iliyopita na imekuwa kiwango cha tasnia kwa kipimo cha upotezaji wa mawasiliano ya simu. Kanuni ya OTDR ni rahisi sana, sawa na kipimo cha muda wa ndege kinachotumika kwa rada. Kimsingi, mipigo nyembamba ya leza inayozalishwa na semiconductors au leza za hali dhabiti hutumwa kwenye nyuzi na kuchambuliwa kwa mwanga uliotawanyika nyuma.. Kuanzia wakati ambapo taa iliyotawanyika nyuma inarudi kwenye kitengo cha utambuzi, eneo la tukio la joto linaweza kupatikana.

Mbinu ya kuchukua nafasi ya tathmini ya DTS ya kiakisi cha kikoa kilichotiwa saini cha kitengo (OFDR). Mfumo wa OFDR hutoa tu taarifa kuhusu sifa za ndani na kisha kufanya mabadiliko ya Fourier wakati mawimbi yaliyotawanyika nyuma yanayogunduliwa katika muda wote wa kipimo hupimwa kwa njia changamano kama utendaji wa masafa..

Idadi kubwa ya mifumo inayosambazwa ya kutambua halijoto inayopatikana kwa sasa inategemea teknolojia ya OTDR.

Faida za mfumo wa DTS

Baadhi ya vipengele vya kipekee vya mifumo iliyosambazwa ya kutambua halijoto ni pamoja na:

Uchumi bora wa kiwango. Waundaji/waunganishaji wa mfumo hawana haja ya kuwa na wasiwasi kuhusu eneo sahihi la kila sehemu ya kuhisi, hivyo gharama ya kubuni na kufunga mifumo ya kuhisi kulingana na Usambazaji wa nyuzi za nyuzi sensorer hupunguzwa sana ikilinganishwa na sensorer za jadi.
Gharama ya chini ya matengenezo na uendeshaji. Kebo ya kuhisi haina sehemu zinazosonga na imeundwa kwa muda wa kuishi zaidi 30 Miaka. Gharama za matengenezo na uendeshaji ni chini sana kuliko sensorer za jadi.
Kebo za DTS za kutambua haziathiriwi na kuingiliwa kwa sumakuumeme au mtetemo
Sensorer hizi zinaweza kutumika kwa usalama katika maeneo ya hatari (nguvu ya laser chini ya kiwango ambacho kinaweza kusababisha kuwasha), kuwafanya kuwa chaguo bora kwa matumizi ya hisia za viwandani.
Ubunifu wa nyaya za kuhisi za fiber optic

Kebo za Fiber optic kimsingi hazifanyiki na hazina vihisi tofauti, kwa hivyo zinaweza kutengenezwa kwa msingi wa nyuzi za kawaida za mawasiliano ya simu na katika hali nyingi, iliyofungwa kwa kutumia nyaya za kawaida za mawasiliano ya simu.

Katika hali nyingine, nyuzi maalum za macho zinahitajika, na vivyo hivyo, maalum cable encapsulation inahitajika. Baadhi ya mambo ya kuzingatia wakati wa kubuni nyaya za kuhisi halijoto zilizosambazwa ni pamoja na:

Joto: Joto la kufanya kazi la vifaa vya kawaida vya mawasiliano ya simu vya fiber optic na kebo vinaweza kufikia hadi 100 ° C.. Juu ya hili, utahitaji vifaa maalum vya glasi na kebo. Kwa mfano, visima vya mafuta kawaida huzidi 200 ° C.
Ulinzi wa mitambo: Kulingana na mazingira maalum ya ufuatiliaji, kunaweza kuwa na mitetemo ya juu au nguvu zinazowezekana za kusagwa, ambayo itahitaji tabaka za ziada za cable ili kutoa ulinzi kwa kuhisi nyuzi za macho
Ulinzi wa hidrojeni: Katika mazingira fulani, kunaweza kuwa na viwango vya juu vya gesi ya hidrojeni, ambayo inaweza kusababisha uharibifu wa fiber optic (au kuwa giza). Ulinzi fulani unaweza kutolewa kwa kutumia hidrojeni ili kuondoa gel – lakini kwa muda mrefu zaidi, fiber maalum yenyewe na mali maalum (dopants) katika msingi na cladding ya fiber lazima kutumika.
Usalama wa laser na uendeshaji wa mfumo

Wakati wa kufanya kazi mifumo ya msingi ya kipimo cha macho (kama vile DTS ya macho), ni muhimu kuzingatia mahitaji ya usalama wa laser kwa ajili ya ufungaji wa kudumu. Mifumo mingi hutumia miundo ya laser yenye nguvu ya chini, kama vile zile zilizoainishwa kama kiwango cha usalama cha leza 1M, ambayo inaweza kutumika na mtu yeyote bila hitaji la wafanyikazi walioidhinishwa wa usalama wa laser. Mifumo mingine inategemea leza zenye nguvu nyingi zilizokadiriwa kuwa 3B, na ingawa wafanyikazi wa usalama wa laser walioidhinishwa wanaweza kuzitumia kwa usalama, huenda zisifae kwa usakinishaji wa kudumu.