Arbetsprincipen och tillämpningen av distribuerade fiberoptiska sensorer

Fiberoptisk temperatursensor, Intelligent övervakningssystem, Tillverkare av distribuerad fiberoptik i Kina

Distribuerad fiberoptisk avkänning Tekniken har viktiga tillämpningar inom fiberoptisk karakterisering, Lokalisering av fel, och övervakning av fiberoptisk omgivningstemperatur, stress, och vibrationer. Optisk teknik för reflektion i tidsdomänen, Optisk teknik för analys av tidsdomäner, och optisk frekvensdomänanalysteknik är flera vanliga tekniker inom distribuerad fiberoptisk avkänningsteknik.

Distribuerade fiberoptiska sensorer har använts i stor utsträckning inom områden som kraft, Petrokemikalier, transport, väg- och vattenbyggnad, och flyg- och rymdindustrin. Emellertid, Med de ökande kraven på produktionssäkerhet inom olika branscher, Distribuerade fiberoptiska sensorer med en funktion kan inte längre uppfylla behoven. För att få en mer omfattande förståelse för tekniska säkerhetsförhållanden, Användare behöver ofta övervaka parametrar som temperatur samtidigt, vibration, och belasta i realtid från alla vinklar. I allmänhet, Minst två olika uppsättningar distribuerade fiberoptiska sensorer måste utrustas för att uppfylla kraven.

När en optisk fiber påverkas av yttre faktorer som temperatur, stress, vibration, etc., Intensiteten, fas, frekvens, och andra parametrar för det överförda ljuset i fibern kommer att ändras i enlighet med detta. Genom att detektera dessa parametrar för det överförda ljuset, motsvarande fysiska kvantiteter kan erhållas. Denna teknik kallas fiberoptisk avkänningsteknik. Egenskaperna hos själva fiberoptiken, såsom icke-elektrifiering, Elektromagnetiskt motstånd, Strålningsbeständighet, Motstånd mot hög spänning, Ingen gnistgenerering, och bra isoleringsprestanda, Gör det fiberoptiska avkänningssystemet till huvudfåran av sensorsystem och ersätt gradvis traditionella sensorsystem. När de fysiska kvantiteterna på den optiska fibern, t.ex. tryck, temperatur, fuktighet, Elektriskt fält, magnetfält, etc., förändring, Det kommer att orsaka förändringar i de fysiska egenskaperna hos den optiska fibern, vilket resulterar i olika optiska effekter av de överförda ljusvågorna i den optiska fibern, t.ex. spridning, Polarisering, Intensitetsförändringar, etc. Genom att detektera förändringar i ljusvågor i optiska fibrer, Fysiska storheter, t.ex. temperatur, tryck, deformation, och vattennivån kan detekteras. Under de senaste åren, Den snabba utvecklingen av optoelektroniska enheter, särskilt halvledarlasrar, Våglängdsdelning, multiplexering och optisk kopplingsteknik, Detektering och bearbetning av optoelektroniska signaler, och annan teknik, har gjort det till verklighet för optiska fibrer att användas som distribuerade sensorsystem.

Distribuerad fiberoptisk avkänningsteknik används i stor utsträckning för att övervaka tillståndet för stora substrat som byggnader, Broar, och lutningar på grund av dess fördelar med distribuerad mätning, Långt mätavstånd, Anti elektromagnetisk störning, och hög isolationshållfasthet. Det används också inom elektroteknik för att mäta temperatur och belastning hos elektrisk utrustning som undervattenskablar och luftledningar, och har ett mycket brett tillämpningsperspektiv. Nu, Det finns få rapporter om detektering av transformatorns lindningstemperatur och töjning baserat på distribuerad fiberoptisk avkänningsteknik.
Fiberoptiska sensorer har många fördelar, såsom starkt motstånd mot elektromagnetiska störningar, Hög känslighet, bra elektrisk isolering, Säkerhet och tillförlitlighet, Korrosionsbeständighet, och förmågan att bilda fiberoptiska avkänningsnätverk. Därför, De har breda tillämpningsmöjligheter inom olika områden som industri, jordbruk, biomedicin, och nationellt försvar.
Under de senaste åren, Brillouins optiska tiddomänanalysator, Som en typisk representant för distribuerad fiberoptisk avkänningsteknik, har fått stor uppmärksamhet. Jämfört med andra fiberoptiska sensorer, Brillouins optiska tidsdomänanalysator har fördelar som hög rumslig upplösning, Ultra långdistansavkänning, och dynamisk mätning. Den kan samtidigt mäta fysiska storheter som temperatur och mikrotöjning med hög precision. På grund av det faktum att optiska fibrer fungerar som både sensorkomponenter och signalöverföringskanaler, Att använda optiska signaler som överföringssignaler kan effektivt minska strukturella kostnader.

Distribuerad fiberoptisk avkänningsteknik används i stor utsträckning i teknik för övervakning av läckage i rörledningar på grund av dess breda avkänningsutrymmesområde, Samma fiber för avkänning och överföring, Enkel struktur, Bekväm användning, Låg kostnad för signalinsamling per längdenhet, och hög kostnadseffektivitet.

Traditionella sensorer är oftast av elektrisk typ, med litet mätområde och svår nätanslutning. Dessutom, Punktsensorer har höga underhållskostnader vid mätning av stora avstånd och långa avstånd. Som kontrast till detta, Sensorerna för fiberoptiska sensorer är fiberoptiska, som har en stabil struktur, Motstånd mot elektromagnetiska störningar, Korrosionsbeständighet, liten storlek, och låg kostnad. Ytterligare, Täckningen av fiberoptik är bred, Och den kan mäta system med ett brett spektrum och rumslig fördelning. Därför, sedan slutet av 1970-talet, Distribuerad fiberoptisk avkänning har utvecklats i stor utsträckning, Med framväxten av optisk tidsdomänreflektionsteknik (OTDR (på engelska)), Raman optisk teknik för reflektion av tidsdomän (ROTDR (på engelska)), Brillouin optisk teknik för reflektion av tidsdomäner (BOTDR (BOTDR)), och faskänslig optisk tidsdomänreflektionsteknik( Φ- OTDR (på engelska), etc. Nu, Raman optisk reflektion av tidsdomänen (ROTDR (på engelska)) Teknik baserad på temperaturmätning är relativt mogen. Bland dem, Raman optisk reflektion av tidsdomänen (ROTDR (på engelska)) Tekniken injicerar pulserande ljus i fibern, och temperatureffekten av bakåtriktat Raman-spridningsspektrum genereras under utbredningen av ljus i fibern. När det infallande ljuskvantumet kolliderar med materialmolekylerna i fibern, Elastiska och oelastiska kollisioner förekommer. När elastisk kollision inträffar, Det finns inget energiutbyte mellan ljuskvantumet och de materiella molekylerna, Och ljuskvantumets frekvens förändras inte på något sätt, vilket resulterar i att Rayleigh-spridande ljus bibehåller samma våglängd som det infallande ljuset; Vid oelastiska kollisioner, Energiutbyte sker, och ljuskvanta kan frigöra eller absorbera fononer, vilket resulterar i generering av ett Stokes-ljus med längre våglängd och ett anti-Stokes-ljus med kortare våglängd. På grund av känsligheten hos anti Stokes-ljus för temperatur, systemet använder Stokes optiska kanal som referenskanal och den optiska anti Stokes-kanalen som signalkanal. Förhållandet mellan de två kan eliminera icke-temperaturfaktorer som ljuskällans signalfluktuationer och fiberböjning, Uppnå insamling av temperaturinformation.

FJINNO tillhandahåller distribuerade fiberoptiska temperaturmätningssystem, som säljs direkt av tillverkare och kan användas i stor utsträckning i omfattande rörgallerier, Skyttegravar för kablar, Olje- och gasledningar, Omformarstationer, etc.