BOTDR/A Distributed fiber optic temperature and strain sensing system

The Brillouin optical time-domain analyzer monitoring host IF-BOTDA, also known as a distributed fiber optic temperature and strain sensor, adopts the fiber optic Brillouin backscatter effect and the principle of optical time-domain reflection OTDR. It is the latest generation of distributed fiber optic sensors in the world, which can achieve temperature, pilitin, and spectrum measurement at various points along the optical fiber for ultra long distances. The maximum measurement distance is up to 60km, the measurement accuracy is 1 ℃/20ue, and the measurement time is 60s. The system uses standard communication single-mode optical fibers as sensors, which combine transmission and sensing, and can monitor subtle temperature and strain changes in real time. It has important applications in fields such as long-distance oil and gas pipelines, submarine optoelectronic composite cables, power overhead lines, dams, mga tulay, atbp.

Functional characteristics
Ultra long distance continuous distributed measurement, with a maximum measurement distance of 120km
Temperatura, pilitin, and frequency should be measured
Mataas na katumpakan ng pagsukat, stable and reliable measurement
Frequency absolute encoding, unaffected by fluctuations in light source intensity, fiber optic micro bending, fiber optic hydrogen loss, atbp. Single mode communication fiber can be directly used for sensors, integrating “paghawa” at “pandama”

Brillouin optical time-domain analyzer measuring principle
Kapag ang liwanag ay ipinadala sa optical fibers, due to the slight non-uniformity of optical properties such as density and refractive index of the fiber material, incident light will produce scattering phenomenon. Brillouin scattering is the process of light scattering generated by the interaction between light waves and sound waves when propagating in optical fibers. When the ambient temperature changes or the optical fiber undergoes deformation, both the speed of sound and the refractive index of light in the optical fiber will change, resulting in a change in Brillouin frequency shift, and the change in Brillouin frequency shift is A. Mayroong isang linear na relasyon sa pagitan ng temperatura AT sa paligid ng optical fiber at ang axial strain Ax.

In the formula, Kinakatawan ng Cx at Cx ang temperature coefficient at strain coefficient ng fiber Brillouin frequency shift, ayon sa pagkakabanggit. Ang Brillouin fiber optic sensor ay gumagamit ng frequency absolute encoding, na hindi apektado ng pagbabagu-bago sa power source ng liwanag, pagkawala ng fiber splicing, fiber micro baluktot, pagkawala ng hibla, atbp. Ang katumpakan ng pagsukat ay mataas, at ang pagsukat ay matatag at maaasahan sa mahabang panahon.
Ang Brillouin optical time-domain analyzer na BOTDA ay batay sa stimulated na epekto ng scattering ng Brillouin. Gumagamit ito ng dalawang ultra makitid na linewidth na pinagmumulan ng laser, ibig sabihin ay pump light (signal ng pulse light) at probe light (tuloy-tuloy na signal ng liwanag), para mag-iniksyon sa magkabilang dulo ng sensing fiber, sukatin ang signal ng probe light sa dulo ng pulse light ng sensing fiber, at magsagawa ng high-speed data acquisition at processing. Kapag ang pagkakaiba ng frequency sa pagitan ng pump light at ng probe light ay katumbas ng Brillouin frequency shift sa isang partikular na rehiyon ng fiber, stimulated Brillouin amplification effect ay nangyayari sa rehiyong iyon, at ang paglipat ng enerhiya ay nangyayari sa pagitan ng dalawang pinagmumulan ng liwanag. Sa pamamagitan ng pag-scan at pag-detect ng dalas ng liwanag, ang Brillouin spectrum sa anumang punto sa kahabaan ng fiber optic ay maaaring makuha, sa gayon ay nakakakuha ng ipinamahagi na mga sukat ng temperatura at strain. Dahil sa paggamit ng stimulated Brillouin amplification effect, ang nakakalat na signal sa dulo ng sensing fiber ay epektibong pinalakas. Samakatuwid, Ang BOTDA ay maaaring makamit ang mataas na katumpakan na pagsukat ng hanggang 60km, at ang pagganap ng pagsukat ay higit na nakahihigit sa fiber optic sensors batay sa Raman scattering.

Real time na pangongolekta ng data: Real time na koleksyon ng mga halaga ng hibla ng Brillouin spectrum mula sa sinusubaybayang lugar na punto sa punto, bumubuo ng real-time na temperatura at strain database.
Real time na pagpapakita ng data: Real time na pagpapakita ng mga curve ng pamamahagi ng temperatura at strain na nakolekta mula sa kasalukuyang lugar.
Visual na view: Isa-isang i-map ang detection fiber optic cable routing at monitoring area ayon sa pangangailangan ng customer, at biswal na ipakita ang lokasyon ng alarma.
◆ Maramihang mga multi-level na alarma: Nagbibigay ng tatlong paraan ng alarma: nakapirming halaga, rate ng pagbabago, at pagkakaiba sa rehiyon. Maaaring itakda ang halaga ng alarma sa maraming antas ayon sa mga kinakailangan ng user.
◆ Zone setting alarma: Ang sinusubaybayang lugar ay maaaring hatiin sa maraming mga zone, at ang bawat zone ay maaaring independiyenteng magtakda ng mga halaga ng alarma upang makamit ang magkakaibang pagsubaybay.
◆ Pagpapakita ng makasaysayang data: Maaaring gamitin ng mga user ang database upang hanapin ang curve ng strain ng temperatura ng isang tiyak na tagal ng panahon sa isang partikular na lugar at kalkulahin ang makasaysayang trend ng mga pagbabago sa strain ng temperatura sa isang partikular na punto.
Dynamic na pag-playback ng mga curve: Maaaring dynamic na i-play ng mga user ang data ng temperatura at strain para sa isang partikular na tagal ng panahon, biswal na ipinapakita ang takbo ng mga pagbabago sa buong temperatura at strain curve.