Distribuita Fibro Optika Akustika Sensanta Sistemo DAS

Difino de Distribuita Fibro Optika Akustika Sentado

Distribuita Akustika Senta Sistemo (LA) estas optika optika elektronika aparato kiu mezuras akustikajn interagojn laŭ la longo de la optika sentkablo de fibro..

 

La unika trajto de distribuita akustika sentsistemo estas ke ĝi disponigas kontinuan (aŭ distribuita) temperaturdistribuo laŭ la longo de la senta kablo, prefere ol ĉe diskretaj sentpunktoj.

Distribuita akustika senta teknologio

Kutime, DAS-teknologio uzas normajn telekomunikajn optikajn kablojn, kaj specialigitaj fibro-optikaj kabloj estas nur postulataj ĉe altaj temperaturoj (pli granda ol 100 °C). Sentaj fibroj estas kutime bazitaj sur unureĝimaj fibroj, kvankam kelkaj specialecaj aplikoj uzas multi-reĝimajn sentajn fibrojn.

 

La intervalo de DAS-sistemo estas kutime ĝis 50km per senta fibro, kaj ĉiu enketunuo kutime havas 1 aŭ 2 kanaloj kiuj povas esti funkciigitaj samtempe. Ekzemple, DAS povas mezuri ĝis 100 km, kaj 2-kanalaj unuoj povas mezuri 50km en ajna direkto.

 

mezura principo

La distribuita akustika sensila pridemandada unuo elsendas laserajn pulsojn al la optika fibro. Kiam ĉi tiu tipo de lumpulso disvastiĝas laŭ la fibro, la interagado ene de la fibro kaŭzas malpezan reflektadon nomitan retrodisvastigo, kiu estas determinita de malgranda streĉo (aŭ vibrado) eventoj ene de la fibro, kiuj estas kaŭzitaj de loka sonenergio. Tiu malantaŭa lumo disvastiĝas supren laŭ la optika fibro al la pridemandadunuo, kie ĝi estas provita ĉe Rayleigh-frekvenco. La tempo postulata por laserpulsoj enkalkulas precizan mapadon de retrodisvastigokazaĵoj al la fibrodistanco – tio estas konata kiel optika temp-domajna reflektometro.

 

Plej distribuitaj akustikaj sentsistemoj sur la merkato hodiaŭ baziĝas sur principo nomita Kohera Optika Tempo-Domajna Reflektometro. (COTDR).

Spaca rezolucio kaj spaca specimena periodo

La spaca rezolucio estas plejparte determinita per la tempodaŭro de la elsendita pulso, kaj rezolucio de 10m donita per 100ns pulso estas tipa valoro. La kvanto de reflektita lumo estas proporcia al la pulslongo, do ekzistas kompromiso inter spaca rezolucio kaj maksimuma gamo. Por plibonigi la maksimuman gamon, estas esperite uzi pli longajn pulslongojn por pliigi la nivelon de reflektita lumo, sed tio kondukas al pli granda spaca rezolucio. Tipe, la spaca rezolucio de la plej multaj sistemoj estas 5-10 metroj.

 

Comparison between DAS and other fiber optic distributed sensing systems

There are many other distributed fiber optic sensing technologies that rely on different scattering mechanisms and can be used to measure other parameters.

 

Brillouin-bazitaj sistemoj estas ofte uzataj por mezuri distribuitan streĉon kaj temperaturon.
Brillouin-disvastigo estas multe pli malforta ol Rayleigh-disvastigo, do reflektoj de multoblaj pulsoj devas esti aldonitaj kune por ebligi mezuradon. Tial, la maksimuma frekvenco por mezurado de ŝanĝoj uzante Brillouin-disvastiĝon estas kutime pluraj dekoj de Hz, dum Rayleigh bazigis COTDR DAS-sistemojn havas kHz-sentemon.

Raman bazitaj sistemoj estas ofte uzitaj por temperaturmezurado, dum DTS-sistemoj estas tipe bazitaj sur Raman-teknologio. La intenseco de Raman-disvastigo estas eĉ pli malalta ol tiu de Brillouin-disvastigo, do kutime necesas averaĝe multaj sekundoj aŭ eĉ kelkaj minutoj por akiri raciajn rezultojn. Tial, Raman bazitaj sistemoj estas nur taŭgaj por mezuri malrapide ŝanĝiĝantajn temperaturojn.

 

Kolekto de datumoj, signal-traktado, kaj bildigo

Pro la granda kvanto de datumoj generitaj de distribuitaj akustikaj sentsistemoj, estas grave havi strategion por administrado, prilaborado, kaj datuma bildigo. Ĉi tiuj sistemoj kolektas datumojn ĉe rapidoj supre 10 Khz ĉe ĝis 20 sentantaj punktoj. Ĉi tio estas ekvivalenta al la rapideco kun kiu terabajtaj diskoj povas esti plenigitaj ene de kelkaj tagoj.

 

Kutime, la demanda unuo estas konektita al la prilaboranta unuo (industria komputilo aŭ servilo) kiu administras datumstokadon kaj prilaboradon. Kutime, ekzistas rulbufro uzata por stoki krudajn datumojn ĉar estas tre malmulte da enhavo stokita preter ĉi tio.

 

La prilaboranta unuo estas programita uzante serion de inteligentaj algoritmoj por interpreti krudajn datumojn kaj analizi ĉu ĝi kongruas antaŭdifinitajn eventojn., kiel entrudiĝokazaĵoj aŭ dukto likoj. La fibra optika senta kablo estos dividita en plurajn areojn, kie specifaj elektitaj algoritmoj estos elektitaj kaj atentigoj estos asignitaj ene de ĉiu areo.

 

Estas multaj manieroj bildigi ĉi tiujn eventojn. Unu aliro estas uzi DTS-specifan bildigan softvaron, kiel ekzemple montrado de la vojo de optikaj fibroj bazitaj sur retejomapoj aŭ furorlisto, kaj se estas eventoj, ĝi reliefigos la lokon de la eventoj kaj montros alarmojn. Alia aliro estas ke la DAS-softvarinterfaco estu integrita kun ekzistanta SCADA, kontrolo, aŭ sekurecaj programarpakaĵoj. En ĉi tiu kazo, la evento reliefigos la programaron de la partioj implikitaj en 3.

DAS mezurado principo:

 

Bonvolu aldoni ligon por priskribi, ke DAS estas distribuita fibra optika sensilo bazita sur kohera Rayleigh-disvastigo.. Ĝi utiligas la sentemon de optikaj fibroj al sono (vibrado). Kiam eksteraj vibroj agas sur la sentanta optika fibro, pro la elasta optika efiko, la refrakta indico kaj longo de la optika fibro suferos etajn ŝanĝojn, rezultigante fazŝanĝon de la elsendita signalo ene de la optika fibro kaj ŝanĝo en lumintenso.

 

La fazŝanĝo kaŭzita de sonondoj estas tre malgranda, do DAS-sistemoj kutime uzas tre koherajn pulsajn lumfontojn. Interfero okazas inter Rayleigh-disvastsignaloj ene de la pulslarĝa areo. Kiam ekstera vibrado kaŭzas fazŝanĝon, la intenseco de la kohera Rayleigh-disvastigsignalo ĉe tiu punkto ŝanĝiĝos. Detektante la intensecŝanĝon de la Rayleigh disiganta lumsignalon antaŭ kaj post vibrado (diferenciga signalo), vibra evento detekto povas esti atingita, kaj multoblaj vibradokazaĵoj povas esti precize lokalizitaj samtempe.

 

Avantaĝoj de teknologio DAS:

 

Kontinua distribuita mezurado de temperaturo kaj vibro sen mezurado de blindpunktoj

 

Samtempa detekto kaj preciza lokalizo de multoblaj eventoj

 

Fibro optika estas sensilo, kiu kombinas dissendon kaj sentadon

 

60 kilometroj da ultra longa mezurdistanco, riĉaj mezuraj informoj

 

Rapida responda rapido, alarmo interne 1 dua

 

Transdono de optika signalo, tute elektre izolita, imuna al elektromagneta interfero

 

Interna sekureco, taŭga por longtempa operacio en brulemaj kaj eksplodemaj medioj

 

Stabila kaj fidinda mezurado kun malalta falsa alarma indico

 

Longa funkcidaŭro de optikaj fibroj, ĝis 30 jaroj sen datenado

 

DAS-agado-karakterizaĵoj:

 

Longa temperaturo-distanco: 50km

 

Rapida responda tempo: tipa 1 dua

 

Alta poziciiga precizeco: 2-50m

 

Alta sentemo: povas percepti vibradojn ene de 40m ĉirkaŭ la optika kablo

 

Samtempa monitorado de vibro kaj temperaturo

 

Enreta monitora funkcio por optika fibro-faŭltoj

Percepti ĉion estas grava teknologia subteno por konstrui inteligentan teron, inteligenta urbo, kaj inteligenta oceano. Distribuita Fibro Optika Akustika Sentado (LA) teknologio estas nova speco de senta teknologio kiu povas atingi kontinuan distribuitan detekton de vibrado kaj sonkampoj. Ĝi utiligas la tre sentemajn karakterizaĵojn de kohera Rayleigh-disvastigo induktita per mallarĝa linilarĝo unufrekvenca lasero en optikaj fibroj., kombinita kun la principo de reflektometro, percepti median vibradon kaj sonkampajn informojn interagante kun optikaj fibroj super longdistancoj kaj kun alta spatiotempa precizeco. Ĉi tiu unika informa percepto-kapablo altiris vastan atenton de kaj akademiularo kaj industrio por DAS-teknologio. La agado de DAS-teknologio konstante pliboniĝas, kaj ĝiaj aplikoj rapide disvolviĝas. Ĝi pruvis siajn unikajn teknologiajn avantaĝojn kaj potencialon en perimetra entrudiĝdetekto, reta monitorado de fervoja sekureco, geofizika esplorado, kaj aliaj areoj.

Pro ĝiaj unikaj avantaĝoj, DAS altiris pli kaj pli da fakuloj el diversaj kampoj por serĉi industriajn sukcesojn, dum ankaŭ metante kreskantajn postulojn pri la plibonigo de DAS-teknologio.

Post pli ol jardeko da evoluo, DAS ludis neanstataŭeblan rolon en multoblaj kampoj, precipe en la aplikaj scenaroj de longdistanca, grandskala, kaj spatiotempa densa detekto, inkluzive de perimetra sekureco, transportado, geofizika esplorado, struktura sanmonitorado, kaj aliaj kampoj. Esploristoj ankaŭ kontinue plibonigas DAS-teknologion por renkonti la personigitajn aplikajn bezonojn de diversaj kampoj.

En la kampo de perimetra sekureco, kompare kun konvenciaj metodoj, DAS havas avantaĝojn kiel ekzemple forta media adaptebleco, alta kaŝado, granda monitora gamo, kaj distribuis blindpunktojn. Tamen, kiel determini kian perturbon kaj entrudiĝon okazis laŭ la optika fibro-kablo bazita sur la granda nombro da kompleksaj signaloj detektitaj de DAS estas teknika defio.
En la kampo de fervoja transporto, DAS-teknologio uzas pasivajn optikajn fibrojn kiel sensajn kaj dissendajn aparatojn, kiu povas atingi spacan kontinuan sentadon de perturbsignaloj laŭ la optika fibro-linio. Ĝi havas la karakterizaĵojn de kontraŭ elektromagneta interfero, longdistanca distribuita mezurado, malalta kosto por unuodistanco, kaj ne necesas surloka elektroprovizo. Ĝi povas efike kompensi la mankojn de ekzistanta punkta elektromagneta sensa teknologio, renkonti la aplikajn bezonojn de fervoja transportado, kaj povas esti rapide integrita en ekzistantajn fervojajn liniojn. Ĝi estis vaste aplikita.

 

Esplorado de nafto kaj gaso-rimedo ankaŭ estas grava apliko de DAS-teknologio. La konvencia nafto- kaj gas-resursa esplorteknologio uzas punktspecajn elektronikajn detektilojn, kiuj havas malavantaĝojn kiel malalta deploja efikeco kaj longa grandskala eksperimenta tempo. DAS uzas konvenciajn komunikajn optikajn fibrojn kiel sensilkomponentojn, kiuj estas malmultekostaj kaj povas ludi rolon dum la tuta vivociklo de borado, kompletigo, produktado, ktp., kun gravaj avantaĝoj.
Krome, pro la malgranda grandeco kaj malpeza pezo de optikaj fibroj, ili estas facile enkonstrueblaj en strukturojn kiel ekzemple aerospacaj kompozitaj materialoj, konstrumaterialoj, grundaj amaskomunikiloj, ktp. DAS povas facile akiri akustikajn emisiosignalojn ene de la materialoj, atingante konstantan interretan monitoradon de materialoj kaj strukturoj.

Estontaj evoluaj tendencoj kaj defioj

DAS-teknologio senĉese maturiĝis, la aplikaĵa merkato ekspansiiĝas, kaj la perspektivoj prosperas. Lastatempe, eksterlandaj akademiuloj proponis uzi ekzistantajn subterajn komunikajn optikajn fibrojn por konstrui grandskalan monitoran reton por geologia analizo kaj grava naturkatastrofo. (tertremo) detekto. Ĉi tiu evoluodirekto povas kapti la avantaĝojn de la grandskala spaca kontinua percepto de DAS, reaktivigi ĉiujn redundajn komunikajn optikajn fibrojn subterajn rimedojn tutmonde, kaj havas tre altan merkatan valoron kaj evoluan potencialon.
Kvankam DAS-teknologio faris signifan progreson, ĝi ankoraŭ ne estas plene matura kaj ankoraŭ estas gravaj teknikaj protokolo, kiujn oni devas trakti, ĉefe inkluzive de sentiveca plibonigo, plurdimensia detekto, kaj novaj datumtraktadparadigmoj.
La sentemo de DAS-teknologio estas relative alta kompare kun distribuita senta teknologio. Tamen, komparite kun konvencia punktosensanta teknologio, estas ankoraŭ grava breĉo. Apliki DAS-teknologion grandskale, necesas signife plibonigi la sentivecon de ĉi tiu teknologio, igante ĝin proksima al la nivelo de ekzistantaj punktosensaj aparatoj, por vere anstataŭigi ekzistantajn teknologiajn rimedojn en diversaj aplikaj kampoj.
Samtempe, la ekzistanta detekta kapablo de DAS ankoraŭ estas limigita de la unudimensia aksa strukturo de optikaj fibroj, kaj estas malfacile atingi tridimensian poziciigon de perturbfontoj kaj mult-komponentan detekton de signaloj, kiu iagrade limigas la teknikan rendimenton kaj aplikan amplekson de DAS. Distribuita 2D/3D-poziciiga detekto kaj dronaj kontraŭrimedoj bazitaj sur bildoj

Krome, la longdistanco, space densa specimenigo, kaj temp-domajnaj densaj specimenaj trajtoj de DAS generas grandegan kvanton da sensaj datumoj. Kiel konverti la grandegan kvanton da krudaj datumoj en utilajn sentajn signalojn en reala tempo postulas la disvolviĝon de novaj datumtraktaj metodoj kaj algoritmoj.

En resumo, DAS-teknologio disponigas revolucian teknologian rimedon por la percepto de la fizika mondo, kiu havas grandan signifon por antaŭenigi sciencan esploradon kaj la inteligentan disvolviĝon de la homa socio.

Fibra optika temperaturo-sensilo, Inteligenta monitora sistemo, Distribuita fibro-optika fabrikisto en Ĉinio