Mga Prinsipyo at Application ng Distributed Fiber Optical Temperature Sensing-INNO

Ipinamamahaging hibla ng optic temperatura sensing (DTS) ay isang advanced na teknolohiya sa pagsubaybay sa temperatura na gumagamit ng mga optical fiber bilang mga sangkap na sensitibo sa temperatura at media ng paghahatid ng signal upang makamit ang tuluy-tuloy at real-time na pagsubaybay sa pamamahagi ng temperatura sa malalayong distansya at malalaking saklaw.. Ang mga sistema ng DTS ay karaniwang batay sa prinsipyo ng optical time domain reflectometry (OTDR) at ang Raman scattering effect ng optical fibers, at kumuha ng impormasyon sa pamamahagi ng temperatura sa kahabaan ng hibla sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga pagbabago sa intensity ng paatras na Raman na nagkakalat ng liwanag sa fiber.

1、Ang mga pangunahing bahagi ng DTS system

ilaw na mapagkukunan
Laser: Mataas na kapangyarihan pulsed lasers tulad ng Nd: YAG lasers o Erbium doped fiber amplifier (EDFA) Ang mga laser ay karaniwang ginagamit. Ang pulse light signal na ibinubuga ng laser ay ipinapadala sa sinusukat na lugar sa pamamagitan ng optical fiber.
Fiber Optic
Nakakaramdam ng hibla: ginagamit para sa pagpapadala ng mga optical signal at nagsisilbing isang sangkap na sensitibo sa temperatura. Kasama sa mga common sensing fibers ang single-mode fibers at multi-mode fibers. Ang single mode fiber ay malawakang ginagamit dahil sa mababang pagkawala nito at mataas na resolution.
Detektor
Photodetector: ginamit upang makita ang backscattered Raman light na bumabalik mula sa optical fibers. Kasama sa mga karaniwang ginagamit na photodetector ang mga tubo ng photomultiplier (PMT) at avalanche photodiodes (APD).
yunit ng pagpoproseso ng signal
Data acquisition card: ginagamit upang mangolekta ng mga de-koryenteng signal na output ng mga photodetector at i-convert ang mga ito sa mga digital na signal.
Processor ng signal: pinoproseso ang mga nakolektang digital signal at kinukuha ang impormasyon ng temperatura. Kasama sa mga karaniwang signal processing algorithm ang Fourier transform, pagbabago ng wavelet, atbp.
sistema ng software
Software sa pagsusuri ng data: ginagamit upang ipakita at pag-aralan ang data ng pamamahagi ng temperatura, bumuo ng mga curve ng temperatura at mga graph ng pamamahagi ng temperatura. Ang mga sistema ng software ay karaniwang may imbakan ng data, mga function ng alarma, at mga kakayahan sa remote na pagsubaybay.
Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng DTS system
Prinsipyo ng Optical Time Domain Reflectometry (OTDR)
Ang pulse light signal na ibinubuga ng laser ay kumakalat sa kahabaan ng optical fiber, at kapag nakatagpo ito ng hindi pantay na mga punto o dulong mukha sa hibla, gagawa ito ng backscattered light. Sa pamamagitan ng pagsukat sa oras ng pagbabalik at intensity ng backscattered na liwanag, ang propagation distance at position ng optical signal sa fiber ay maaaring matukoy.
Nagkalat si Raman
Kapag ang mga optical signal ay nagpapalaganap sa mga optical fibers, nangyayari ang iba't ibang uri ng pagkalat, kasama na ang pagkalat ni Rayleigh, Kumakalat si Brillouin, at Raman na nagkalat. Ang intensity ng Raman scattering light ay nakasalalay sa temperatura. Ang Raman scattering ay nahahati sa Stokes scattering at Anti Stokes scattering. Ang intensity ng anti Stokes scattering light ay tumataas sa temperatura, habang ang intensity ng Stokes scattering light ay hindi nagbabago nang malaki sa temperatura. Sa pamamagitan ng pagsukat ng intensity ratio ng anti Stokes scattering light sa Stokes scattering light, Ang temperatura sa bawat punto sa kahabaan ng hibla ay maaaring kalkulahin.

2、Mga sitwasyon ng aplikasyon ng DTS system

Power System
Pagsubaybay sa temperatura ng cable: Sa mga cable na may mataas na boltahe at cable trenches, Maaaring subaybayan ng DTS system ang pamamahagi ng temperatura ng mga cable sa real time, tuklasin ang mga problema sa overheating sa isang napapanahong paraan, at maiwasan ang pagkasira ng cable at mga aksidente sa sunog.
Pagsubaybay sa temperatura ng substation: Sa substation, maaaring subaybayan ng sistema ng DTS ang temperatura ng mga kagamitan tulad ng mga transformer at switchgear upang matiyak ang ligtas na operasyon ng kagamitan.
Industriya ng langis at gas
Pagsubaybay sa pipeline ng langis: Sa malayuang mga pipeline ng langis, masusubaybayan ng sistema ng DTS ang pamamahagi ng temperatura ng pipeline sa real time, tuklasin ang mga leakage point at mga anomalya sa temperatura sa isang napapanahong paraan, at maiwasan ang polusyon sa kapaligiran at pagkalugi sa ekonomiya.
Pagsubaybay sa temperatura ng balon ng langis: Sa mga balon ng langis, Maaaring subaybayan ng mga sistema ng DTS ang pamamahagi ng temperatura sa ilalim ng lupa, pagbibigay ng suporta sa data para sa pagkuha ng langis.
Arkitektura at Imprastraktura
Pagsubaybay sa temperatura ng tulay: Sa malalaking tulay, Maaaring subaybayan ng mga sistema ng DTS ang pamamahagi ng temperatura ng katawan ng tulay, suriin ang kalagayan ng kalusugan ng tulay, at agad na matukoy ang mga potensyal na panganib sa kaligtasan.
Pagsubaybay sa temperatura ng tunel: Sa mga lagusan, Maaaring subaybayan ng mga DTS system ang pamamahagi ng temperatura sa loob ng tunnel upang matiyak ang ligtas na operasyon nito.
Proteksyon sa Kapaligiran
Pagsubaybay sa temperatura ng lupa: Sa pagsasaliksik sa agrikultura at ekolohiya, Maaaring subaybayan ng mga sistema ng DTS ang pamamahagi ng temperatura ng lupa, magbigay ng gabay para sa produksyon ng agrikultura, at pag-aralan ang aktibidad ng microbial sa lupa at pagbabago ng sustansya.
Pagsubaybay sa temperatura ng tubig: Sa mga ilog, mga lawa, at mga karagatan, Maaaring subaybayan ng mga sistema ng DTS ang pamamahagi ng temperatura ng mga anyong tubig at pag-aralan ang mga epekto ng mga ekosistema ng tubig at pagbabago ng klima.
Kaligtasan ng sunog
Pagsubaybay sa temperatura ng bodega: Sa malalaking bodega, Maaaring subaybayan ng mga sistema ng DTS ang pamamahagi ng temperatura sa loob ng bodega, tuklasin ang mga panganib sa sunog sa isang napapanahong paraan, at maiwasan ang mga aksidente sa sunog.
Pagsubaybay sa sunog ng tunel: Sa mga lagusan, Maaaring subaybayan ng mga DTS system ang pamamahagi ng temperatura sa loob ng tunnel sa real time, tuklasin ang mga sunog sa isang napapanahong paraan, at buhayin ang sistema ng proteksyon ng sunog.

3、Mga kalamangan ng DTS system

Long distance monitoring: Ang sistema ng DTS ay maaaring makamit ang pagsubaybay sa temperatura hanggang sa sampu-sampung kilometro, angkop para sa malakihan, mga senaryo sa pagsubaybay sa malayuang temperatura.
Mataas na resolution: Ang mga sistema ng DTS ay maaaring magbigay ng data ng pamamahagi ng temperatura na may mataas na spatial na resolusyon, karaniwang hanggang ilang metro o mas maikli pa.
Tunay na pagsubaybay sa oras: Ang sistema ng DTS ay maaaring makamit ang real-time at patuloy na pagsubaybay sa temperatura, at tuklasin ang mga anomalya sa temperatura sa isang napapanahong paraan.
Anti electromagnetic interference: Ang mga optical fiber ay may mahusay na anti electromagnetic interference na mga kakayahan at angkop para sa pagsubaybay sa temperatura sa malakas na electromagnetic na kapaligiran.
Madaling pag -install: Ang pag-install at pagpapanatili ng DTS system ay medyo simple at cost-effective.

4、Mga limitasyon ng DTS system

Gastos: Kahit na ang halaga ng yunit ng DTS system ay bumababa sa pagtaas ng distansya ng pagsubaybay, medyo mataas pa rin ang initial investment cost.
Limitasyon sa katumpakan: Ang katumpakan ng pagsukat ng temperatura ng sistema ng DTS ay apektado ng iba't ibang mga kadahilanan, tulad ng kalidad ng hibla, pagbabago sa temperatura ng kapaligiran, panlabas na panghihimasok, atbp.
Kumplikadong pagproseso ng data: Ang mga DTS system ay nangangailangan ng mga kumplikadong signal processing algorithm at high-performance na mga computer system upang magproseso ng malaking halaga ng data.
buod
Ang Ipinamamahaging hibla ng optic temperatura sensing (DTS) Ang system ay isang advanced na teknolohiya sa pagsubaybay sa temperatura na gumagamit ng Raman scattering effect at optical time domain reflection principle ng optical fibers upang makamit ang tuloy-tuloy at real-time na pagsubaybay sa pamamahagi ng temperatura sa malalayong distansya at malalaking saklaw.. Ang DTS system ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon sa larangan ng power system, industriya ng langis at gas, konstruksiyon at imprastraktura, Proteksyon sa Kapaligiran, Kaligtasan ng sunog, atbp. Ito ay may mga pakinabang tulad ng long-distance monitoring, mataas na resolusyon, pagsubaybay sa real-time, anti electromagnetic interference, at madaling pag-install. Gayunpaman, Ang mga sistema ng DTS ay mayroon ding mga limitasyon tulad ng mataas na gastos, mga limitasyon sa katumpakan, at kumplikadong pagproseso ng data.