Распределенное оптоволоконное зондирование, отбор, покупать, Полное руководство, DTS/DVS/DAS, Преимущества

Волоконно-оптический датчик температуры, Интеллектуальная система мониторинга, Производитель распределенного оптоволокна в Китае

Технология распределенного оптоволоконного зондирования включает в себя несколько типов, Каждый из них обладает своими уникальными преимуществами и подходит для различных сценариев применения. Ниже приведено краткое введение и преимущества трех распределенных волоконно-оптических систем: ДТС (температура), ДВС (вибрация), и DAS (акустический):

Преимущества типа
ДТС (Распределенная волоконно-оптическая система измерения температуры): Реальное время, Непрерывное распределенное измерение, Превосходная стабильность, электромагнитная изоляция, искробезопасность.
ДВС (Распределенная система помех оптоволокна): Многоточечное позиционирование вибрационных позиций с точностью до 5 Метров, Подходит для систем безопасности и предотвращения вторжений.
ДАС (Распределенная оптоволоконная акустическая вибрационная система): С высокой точностью позиционирования, Он может одновременно обнаруживать несколько вибрационных событий и подходит для таких областей, как безопасная связь и безопасность физической маршрутизации сети.

1、 Виды распределенные оптические волокна

1.1 Классификация распределения показателя преломления на основе профиля волокна

Оптическое волокно с шагом индекса: Показатель преломления его ядра и оболочки меняется шаг за шагом. В данном типе оптического волокна, Свет полностью отражается на границе между сердцевиной и оболочкой, и распространяется вдоль ядра. Например, на некотором небольшом расстоянии, Дорогостоящие приложения для оптоволоконного зондирования, Можно использовать волокна с индексом шага, потому что процесс их производства относительно прост и стоимость низка.
Градиентное оптическое волокно: Показатель преломления сердцевины волокна постепенно уменьшается от центра к краю. Этот тип волокна может снижать дисперсию моды до моды в многомодовых волокнах, Повышение стабильности передачи оптических сигналов в волокне. В некоторых ранних многомодовых волоконно-оптических системах связи, Градиентные оптические волокна сыграли важную роль в улучшении пропускной способности передачи и увеличении расстояния передачи, например, на ранних этапах строительства некоторых кампусных сетей.

1.2 Классификация по количеству режимов волоконно-оптической передачи

Многомодовое волокно: Оптоволокно, которое может передавать от сотен до тысяч мод. Диаметр сердцевины многомодовых оптических волокон относительно велик, Как правило, от 50 μ м до 62.5 μ м. Благодаря своей способности передавать несколько режимов, Свет разных мод распространяется с разной скоростью в оптических волокнах, что приводит к различиям в задержках между модами, которые ограничивают ширину полосы пропускания и расстояние передачи. Однако, Многомодовые оптические волокна обладают высокой эффективностью связи и широко используются при передаче на короткие расстояния, например, проводка локальной сети внутри зданий. Например, в некоторых офисных зданиях, Для соединения между компьютерами можно использовать многомодовое оптоволокно, поскольку оно может удовлетворить потребности в передаче данных на короткие расстояния, а оборудование для подключения относительно простое.
Одномодовое волокно: волокно, которое может передавать только один режим (Основной режим), без какой-либо разницы между режимами задержки, и имеет гораздо большую пропускную способность, чем многомодовое волокно. Диаметр его модового поля составляет всего несколько микрометров, Подходит для высокой производительности, междугородняя связь. Одномодовое оптическое волокно является предпочтительным выбором для сценариев, требующих передачи на большие расстояния и высокой пропускной способности, такие как магистральные линии связи на дальние расстояния и подводные кабели. Например, Подводные кабели связи, охватывающие океаны, могут обеспечить стабильную и высокоскоростную передачу данных на тысячи километров с использованием одномодовых оптических волокон.

1.3 Классификация по международным стандартам (классификация в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т)

G. 651 волокно (50/125 μ м многомодовое волокно с градиентом и показателем преломления): Данный тип волокна представляет собой многомодовое градиентное волокно с диаметром сердцевины 50 μ м и диаметр облицовки 125 μ м. На ранних этапах строительства волоконно-оптических сетей связи, Волоконно-оптические кабели G.651 широко использовались для коротких расстояний, Среднескоростная передача данных, например, проводка для некоторых корпоративных внутренних сетей или сетей небольших офисов.
G. 652 волокно (Недисперсионное смещенное волокно): Это одномодовое волокно с нулевыми дисперсионными характеристиками вблизи длины волны 1310 нм, и в настоящее время является одним из наиболее широко используемых волокон. Он широко используется при построении различных коммуникационных сетей, таких как локальные сети, Городские сети, и междугородние магистральные сети, и может удовлетворить потребности в трансмиссии на различных скоростях и расстояниях.
G. 653 волокно (дисперсионное смещенное волокно DSF): Благодаря специальной конструкции, Нулевая точка дисперсии перемещается с 1310 нм на длину волны около 1550 нм. На длине волны 1550 нм, Он обладает такими характеристиками, как низкие потери и нулевая дисперсия, Что делает его пригодным для высокоскоростных автомобилей, Одноканальные системы передачи на большие расстояния. Однако, из-за ограничений нелинейных эффектов, таких как смешение четырех волн, Область его применения относительно узка.
G. 654 волокно (отсечное волокно со сдвигом длины волны): Его характеристикой является длинная длина волны среза, с экстремально низким коэффициентом затухания на длине волны 1550 нм. Этот тип оптоволоконного кабеля в основном используется в междугородних, Системы безрелейной связи по подводному кабелю или специальные сценарии связи с чрезвычайно высокими требованиями к затуханию.
G. 655 волокно (Волокно со смещенной ненулевой дисперсией): Он имеет определенную дисперсию вблизи длины волны 1550 нм, которые могут подавлять нелинейные эффекты, такие как четырехволновое смешивание, и использовать окно низких потерь в полосе 1550 нм для передачи на большие расстояния. Широко используется в высокопроизводительных системах, Сети оптоволоконной связи на большие расстояния, такие как мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) Системы.

1.4 Классификация по стандартам IEC

Многомодовое волокно класса А
Многомодовое волокно A1a (50/125 Многомодовое волокно μ м): Аналогично оптоволокну ITU-T G.651, Это широко используемое многомодовое волокно, которое широко используется на коротких расстояниях, Сценарии передачи данных с низкой и средней скоростью передачи данных, например, внутренняя проводка в некоторых сетях кампуса.
Многомодовое волокно A1b (62.5/125 Многомодовое волокно μ м): Это также многомодовое волокно, , который широко использовался в ранних сетевых кабелях. Однако, с развитием технологий, Постепенно он был частично заменен на 50/125 Многомодовое волокно μ м.
Многомодовое волокно A1d (100/140 Многомодовое волокно μ м): Этот тип многомодового волокна относительно толстый и может использоваться в некоторых специальных сценариях передачи на короткие расстояния с низкими требованиями к связыванию.
Одномодовое волокно класса B
B1.1 соответствует оптоволоконному G652: наследование характеристик оптоволокна G.652, Он широко используется в сетях связи и может удовлетворять требованиям передачи данных на различных скоростях и расстояниях.
B1.2 соответствует оптоволокну G654: схож по характеристикам с волокном G.654, подходит для дальних расстояний, Сценарии связи с низким затуханием.
Волокно B2 соответствует волокну G.653: он обладает характеристиками волокна G.653 и подходит для конкретных одноканальных высокоскоростных, Системы передачи на большие расстояния.
Волокно B4 соответствует волокну G.655: Он обладает характеристиками волокна G.655 и широко используется в высокопроизводительных, сети дальней связи, такие как системы мультиплексирования с разделением по длине волны.
Классифицируется по материалу оптического волокна
Кварцевое волокно: обычно относится к волокну, состоящему из легированного кварцевого сердечника и легированной кварцевой оболочки. Кварцевое оптическое волокно имеет преимущества низких потерь, высокая прочность, и хорошая химическая стабильность, и в настоящее время является наиболее широко используемым типом оптического волокна в области связи. Кварцевое волокно доминирует в таких приложениях, как дальняя связь, Локальные сети, и оптоволоконное зондирование.
Полностью пластиковое оптическое волокно: Сердцевина и облицовка всех пластиковых оптических волокон изготовлены из пластиковых материалов. Данный тип оптоволоконного кабеля обладает хорошей гибкостью и низкой стоимостью, но относительно высокие потери и короткое расстояние передачи. В основном используется в некоторых сценариях связи на короткие расстояния, которые не требуют больших расстояний передачи и чувствительны к стоимости, Например, линии связи в автомобилях и передача сигнала управления на короткие расстояния в промышленной автоматизации.

1.5 Классификация по рабочей длине волны

УФ-волокно: волокно с рабочей длиной волны в ультрафиолетовом диапазоне. УФ-волокно находит применение в некоторых специальных научных исследованиях, медицинское оборудование (например, оборудование для ультрафиолетовой фототерапии), Технология фотолитографии, и другие области. Благодаря высокой энергии ультрафиолета, Ультрафиолетовые оптические волокна требуют специальных материалов и производственных процессов для обеспечения их пропускания и стабильности по отношению к ультрафиолетовому излучению.
Наблюдаемое волокно (Возможно, из-за ошибки в описании видимого светового волокна): Если речь идет о волокне видимого света, Его рабочая длина волны находится в диапазоне видимого света. Данный тип оптоволоконного кабеля может использоваться в некоторых специальных системах освещения, Волоконно-оптические датчики (например, датчики интенсивности видимого света), и художественные выставки.
Оптоволокно ближнего инфракрасного диапазона: волокно с рабочей длиной волны в ближнем инфракрасном диапазоне. Ближний инфракрасный диапазон имеет большое значение в волоконно-оптической связи. Многие волоконно-оптические системы связи работают в ближнем инфракрасном диапазоне (такие как 1310 нм и 1550 нм) потому что потери в волокне в этом диапазоне низкие, и может быть достигнута передача на большие расстояния.
Инфракрасное волокно: Оптоволокно, работающее в инфракрасном диапазоне. Инфракрасное волокно находит применение в некоторых областях, таких как анализ инфракрасной спектроскопии и инфракрасное тепловизионное изображение. Например, Инфракрасное оборудование ночного видения в военном деле и инфракрасное оборудование для определения температуры в промышленности могут использовать инфракрасные оптические волокна для передачи инфракрасных сигналов.

2、 Преимущества DTS Temperature

2.1 Диапазон измерений и пространственное позиционирование

Крупномасштабные пространственные измерения: ДТС (Распределенная оптоволоконная система измерения температуры) может обеспечить распределенное измерение температуры в режиме реального времени в большом диапазоне пространства, с большим расстоянием измерения и отсутствием слепых зон измерения. Например, в мониторинге температуры на крупных объектах инфраструктуры, таких как туннели и метро, Вся территория может контролироваться по оптоволоконным линиям, без необходимости установки датчика в каждой точке мониторинга, как у традиционных точечных датчиков, Значительное сокращение количества датчиков и затрат на установку.
Точное пространственное позиционирование: способная одновременно выполнять функции измерения температуры и пространственного позиционирования. Он использует оптическую рефлектометрию во временной области (Оптическая рефлектометрия) технология для точного определения местоположения температурных аномалий. В энергосистеме, если кабель испытывает локальный перегрев, DTS может точно определить местоположение точки перегрева с точностью до уровня счетчика или даже выше, что имеет решающее значение для своевременного обнаружения потенциальных неисправностей и обеспечения безопасной работы энергосистемы.

2.2 Стабильность и долговечность

Стабильность самого волокна: Когда прочность чувствительного волокна системы измерения температуры DTS достаточна, Его нелегко повредить. По сравнению с традиционными точечными датчиками, Он обладает лучшей стабильностью. Например, В некоторых суровых промышленных условиях, таких как нефтехимические заводы, Угольные шахты, и так далее., Традиционные точечные датчики температуры могут быть легко повреждены из-за коррозии, вибрация, столкновение, и так далее., в то время как волоконно-оптические датчики DTS могут стабильно работать в этих средах в течение длительного времени.
Долгосрочная надежность: Благодаря химической стабильности и физическим свойствам оптических волокон, Системы DTS обладают высокой долгосрочной надежностью. В проектах, требующих долгосрочного стабильного мониторинга, таких как мониторинг температуры плотины, Система DTS может точно измерять изменения температуры в течение многих лет, Обеспечение надежной поддержки данных для оценки безопасности плотины.

2.3 Функциональное разнообразие и адаптивность

Адаптация к различным условиям: За счет использования различных волоконно-оптических наружных защитных слоев, Он может адаптироваться к различным условиям измерения экстремальных температур. DTS может эффективно контролировать температуру в таких средах, как высокотемпературные нефтяные скважины, Низкотемпературные полярные установки, и подземные галереи с высокой влажностью.
Многофункциональные настройки сигнализации: Возможность настройки сигналов тревоги по различным точкам измерения температуры, и различные температуры сигнализации могут быть установлены в соответствии с потребностями пользователя. Система охранной сигнализации также может организовать различное деление зон в зависимости от фактической ситуации вокруг. С точки зрения оповещения о пожаре, В разных зонах могут устанавливаться разные пороги тревоги в зависимости от степени риска возгорания, например, установка различных температур сигнализации в зоне хранения легковоспламеняющихся веществ и зоне прохода склада для повышения точности и эффективности предупреждения.
<4>2.4 Интеграция с другими системами

: Система DTS может быть объединена с передовыми интеллектуальными алгоритмами оценки пожарной тревоги для обеспечения онлайн-мониторинга всего чувствительного волокна в режиме реального времени, и может легко подключаться к другим системам противопожарной защиты (Например, стандартное оборудование, такое как пожарная сигнализация и реле). В здании система противопожарной защиты, DTS может служить важной подсистемой мониторинга температуры, Работа в комплексе с системами пожарной сигнализации, Системы пожаротушения, и так далее., для повышения эффективности всей системы противопожарной защиты.

3、 Преимущества вибрации DVS

3.1 Аспект производительности измерений

Получение обширной информации о вибрации: ДВС (Распределенная система мониторинга оптоволоконной вибрации) может предоставить обширную информацию о вибрации, в том числе и должность, величина, частота, направление, и так далее. вибрации. Это связано с тем, что он использует одно оптическое волокно для одновременного мониторинга вибрации и передачи сигналов, и может распределять волоконные брэгговские датчики решетки по всей конструкции, которую необходимо контролировать для достижения многоточечного, Распределенный мониторинг. Например, в мониторинге состояния мостов, Система DVS может получать информацию о вибрации различных частей моста в режиме реального времени. Анализируя эту информацию, Можно определить состояние прочности конструкции моста, например, есть ли структурные повреждения, утомление, и другие проблемы.

Возможность высокоточного позиционирования: Его преимущество заключается в точном позиционировании. Точность его позиционирования может достигать определенного уровня (например, точность позиционирования до 5 счетчики в некоторых системах), И он может точно определить место, где возникает вибрация. В мониторинге магистральных газопроводов, при нештатных условиях, таких как бурение и кража нефти, геологические катастрофы, и так далее. происходят вдоль трубопровода, вызывающий вибрацию, система DVS может точно определить местоположение аномальной точки, что делает удобным для персонала своевременное принятие мер по ремонту и профилактике.
С точки зрения безопасности и надежности

3.2 Характеристики искробезопасности

Технология оптоволоконного зондирования использует световые волны в качестве носителей и оптические волокна в качестве носителей. По сравнению с традиционными электрическими датчиками, DVS обладает характеристиками искробезопасности. В некоторых легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах (например, вокруг производственных объектов в нефтяной и нефтехимической промышленности), Использование DVS для мониторинга вибрации не приведет к возникновению угроз безопасности, таких как электрические искры, обеспечение безопасной эксплуатации производственных объектов.

Высокая помехозащищенность: Система DVS обладает высокой помехозащищенностью от электромагнитных помех. В непосредственной близости от энергетических объектов или промышленных сред с сильными электромагнитными помехами, Традиционные датчики вибрации могут подвергаться воздействию электромагнитных помех и влиять на результаты измерений, в то время как системы DVS могут работать стабильно и точно контролировать информацию о вибрации.

3.3 Аспекты установки и применения

Простая и удобная установка: Мониторинг может быть достигнут путем прокладки оптического кабеля обнаружения в той же траншее или параллельно вдоль трубопровода, и процесс установки относительно прост. В мониторинге и исследовании коммуникационных ресурсов, просто проложите оптическое волокно вдоль линии связи и используйте систему DVS для мониторинга вибрации линии связи, без необходимости сложного монтажного оборудования и процессов.
Подходит для различных областей применения: Его можно широко использовать в важных местах для предотвращения вторжения, Важные инженерные решения для предотвращения повреждений, Важные ресурсы для предотвращения краж, Раннее предупреждение об опасных событиях, Мониторинг и устранение неисправностей коммуникационных ресурсов, и другие области. В мониторинге безопасности плотин, система DVS может контролировать вибрацию плотины при воздействии водного потока, Землетрясения, и других ситуациях, и своевременно выявлять потенциальные угрозы безопасности; DVS может использоваться для предотвращения угроз безопасности, таких как незаконное вторжение в район важных военных объектов.

4、 Преимущества звуковых волн DAS

4.1 Измерительные характеристики

Широкополосная плотная выборка: ДАС (Распределенное акустическое зондирование) может плотно дискретизировать сейсмическое волновое поле в широком диапазоне частот. Например, в геофизических исследованиях, DAS может получать обширную информацию о сейсмических волнах для обнаружения подземных сооружений. Анализируя эту информацию, Геологическое строение и стратиграфическое распределение подземных толщ могут быть более точно определены.
Может обнаруживать несколько сигналов звуковых волн: Может обнаруживать сигналы звуковой волны в режиме реального времени вокруг оптоволоконного кабеля в любом месте (до 40 кГц). В мониторинге акустического вибрационного процесса гидроразрыва пласта нефти и сланцевого газа, Акустические сигналы, генерируемые в процессе гидроразрыва пласта, могут контролироваться в режиме реального времени, тем самым повышается эффективность гидроразрыва пласта и реакция пласта; В угольных шахтах, можно услышать звуки, такие как падающие камни, удары о стены, Прогулки по людям, и говорящие громко, предоставление важной звуковой информации для аварийно-спасательных работ.

4.2 Адаптивность к окружающей среде и защита от помех

Устойчивость к суровым условиям, таким как высокая температура и высокое давление: В некоторых специальных промышленных средах или сценариях обнаружения под землей, такие как нефтяные скважины, В обычных условиях метро очень тихо, Но окружающая среда сурова. Системы DAS могут нормально работать в суровых условиях, таких как высокая температура и высокое давление, и мониторинг акустических вибраций в режиме реального времени в любом месте под землей для контроля за утечками в корпусе, Водомасляная стратификация, и другие геологические структурные изменения происходят под землей.
Высокая помехозащищенность: Благодаря своему принципу сцеживания, основанному на оптических характеристиках оптических волокон, отсутствует электрический сигнал, Таким образом, он обладает сильной защитой от помех. В промышленных условиях, вблизи энергетических объектов или с сильными электромагнитными помехами, Системы DAS могут стабильно выполнять акустический мониторинг без воздействия электромагнитных помех.

4.3 Многофункциональные аспекты

Одновременное измерение нескольких физических величин: Системы DAS могут измерять не только акустические сигналы, но также одновременно измерять физические величины, такие как акустика, температура, давление, напряжение, и шум пор. В области трубопроводного транспорта таких ресурсов, как вода, масло, и природный газ, Системы DAS могут более точно определить, произошла ли утечка в трубопроводе, а также место и степень утечки, путем мониторинга изменений в различных физических величинах, таких как звуковые волны, температура, и напрягайтесь.
Мониторинг состояния оборудования и диагностика неисправностей: Он может напрямую анализировать износ, частота вибрации, Скорость работы, и смазка оборудования, Дальнейшее прогнозирование возможных ситуаций, и принимайте решения. На беспилотных заводах, Электростанций, Атомные электростанции, Корабли, Подводные лодки, и другие места, Системы DAS могут одновременно контролировать звук сотен двигателей, лакированные бальные туфли, Коробок передач, и корпусов подшипников. С помощью анализа искусственного интеллекта, Эксплуатационные показатели, скорость, Дефицит нефти, Можно определить износ каждого оборудования, а потенциальные неисправности оборудования могут быть своевременно обнаружены для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования.