INNO fiber optic temperature sensors ,mga sistema ng pagsubaybay sa temperatura.
Ibinahagi ang Acoustic Sensing (ANG) ay isang makabagong paraan ng pagsubaybay batay sa teknolohiya ng fiber optic sensing. Gumagamit ang DAS system ng optical fiber bilang sensing medium at sinusuri ang backscattered Rayleigh scattering signal ng light pulses sa panahon ng kanilang propagation sa fiber., pagkamit ng tuluy-tuloy at real-time na pagsubaybay sa mga acoustic signal sa nakapalibot na kapaligiran ng fiber. Kumpara sa tradisyonal na acoustic sensor, Ang mga sistema ng DAS ay may natatanging mga pakinabang tulad ng malawak na saklaw, mataas na sensitivity, at malakas na real-time na pagganap. Ang mga ito ay lalong malawak na ginagamit sa mga larangan tulad ng pagsubaybay sa pipeline ng langis at gas, seguridad ng perimeter, kaligtasan ng riles, at pagsubaybay sa lindol. Ang artikulong ito ay magdedetalye sa mga pangunahing prinsipyo, mga pangunahing teknikal na parameter, at tipikal na saklaw ng aplikasyon ng sistema ng DAS nang detalyado.
Pangunahing Prinsipyo
Ang pangunahing prinsipyo ng sistema ng DAS ay ang paggamit ng mga optical fiber bilang mga distributed sensor, pag-aralan ang backscattering effect ng light pulses sa panahon ng pagpapalaganap sa optical fibers, at kunin ang acoustic na impormasyon ng nakapalibot na kapaligiran ng mga optical fibers. Ang pangunahing proseso ng pagtatrabaho ay maaaring ibuod bilang mga sumusunod na hakbang:
Optical pulse emission: Ang pulse laser sa system ay nagpapalabas ng makitid na lapad ng pulso, high-power optical pulses sa fiber sa isang tiyak na frequency.
Pagkalat ni Rayleigh: Kapag ang mga ilaw na pulso ay nagpapalaganap sa mga optical fiber, apektado ang mga ito ng pagbabagu-bago ng density ng fiber material, na nagreresulta sa Rayleigh scattering effect. Kapag ang mga optical fiber ay nabalisa ng mga sound wave, magbabago ang yugto ng nakakalat na liwanag.
Paatras na scattered light detection: Ang isang bahagi ng nakakalat na liwanag ay babalik sa orihinal na landas, matatanggap ng photodetector, at na-convert sa isang electrical signal.
Pagsusuri ng domain ng oras: Batay sa bilis ng liwanag at oras ng paglabas ng pulso, matutukoy ang posisyon ng hibla na naaayon sa nakakalat na liwanag. Sa pamamagitan ng time-domain analysis, makamit ang spatial positioning kasama ang optical fiber.
Magkakaugnay na demodulasyon: Ang backscattered photoelectric signal ay naglalaman ng impormasyon sa pagbabago ng bahagi na dulot ng mga sound wave. Paggamit ng magkakaugnay na teknolohiya ng demodulation upang kunin ang pagbabago ng bahagi na nauugnay sa mga sound wave.
Pagsusuri ng domain ng dalas: Magsagawa ng Fourier transform sa phase change signal na nakuha mula sa demodulation upang makakuha ng acoustic frequency spectrum na impormasyon sa iba't ibang posisyon.
Sa pamamagitan ng mga hakbang sa itaas, Ang sistema ng DAS ng Huaguang Tianrui ay maaaring makamit ang tuluy-tuloy at distributed na pagkuha at pagsusuri ng mga acoustic signal sa kahabaan ng fiber optic path. Mas malakas ang acoustic disturbance sa fiber, mas malaki ang pagbabago ng bahagi ng nakakalat na liwanag, at mas malaki ang amplitude ng demodulated signal. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagsusuri sa amplitude at frequency na katangian ng demodulate signal, posibleng makita at mahanap ang tunog sa paligid ng fiber optic na kapaligiran.
Mga pangunahing teknikal na parameter
Ang mga tagapagpahiwatig ng pagganap ng sistema ng DAS ay pangunahing kasama ang mga sumusunod na aspeto:
Spatial na resolusyon: Ang pinakamababang distansya sa pagitan ng mga posisyon ng pinagmumulan ng tunog na maaaring makilala ng system, karaniwang nasa saklaw ng 1-10 metro. Ang mataas na spatial na resolution ay nangangahulugan ng mas tumpak na kakayahan sa localization ng pinagmulan ng tunog.
pagiging sensitibo: nailalarawan ang pinakamababang antas ng presyon ng tunog na maaaring makita ng system. Ang mataas na sensitivity ay nangangahulugan ng kakayahang kumuha ng mahihinang signal ng tunog. Ang isang tipikal na sistema ng SR-DAS ay may sensitivity na hanggang -180dB at tumitimbang 20 m Pa.
Saklaw ng tugon ng dalas: Ang hanay ng dalas ng mga sound wave na maaaring makita ng sistema ng DAS. Ang karaniwang saklaw ng pagtugon sa dalas ay 1Hz-10kHz, na maaaring sumaklaw sa karamihan ng mga pangangailangan sa mahusay na pagsubaybay.
Pagsukat ng distansya: Ang haba ng fiber optic sensing na maaaring saklawin ng isang sistema ng DAS. Maaaring maabot ang karaniwang distansya ng pagsukat 10-50 kilometro, nakakatugon sa mga kinakailangan ng long-distance distributed monitoring.
Sampling rate: nailalarawan ang bilang ng mga punto ng pagkuha ng mga acoustic signal sa bawat yunit ng oras. Ang mataas na sampling rate ay nangangahulugan ng mas mataas na resolution ng oras at katumpakan ng pagpapanumbalik ng signal. Ang karaniwang sampling rate ay maaaring umabot sa 1-100kHz.
Katumpakan ng pagpoposisyon: nailalarawan ang saklaw ng error ng pagsukat ng posisyon ng pinagmumulan ng tunog. Ang mataas na katumpakan ng pagpoposisyon ay mahalaga para sa tumpak na pagtukoy ng mga pinagmumulan ng tunog. Ang karaniwang katumpakan ng pagpoposisyon ay maaaring umabot sa ± 1-5 metro.
Bilang karagdagan sa mga teknikal na tagapagpahiwatig sa itaas, ang pagiging maaasahan, katatagan, real-time na pagganap, at iba pang mga kadahilanan ng sistema ng DAS ay mahalagang aspeto din para sa pagsusuri ng pagganap nito. Ang kasalukuyang focus ng pananaliksik ay ang patuloy na pagbutihin ang komprehensibong pagganap ng mga sistema ng DAS sa pamamagitan ng pag-optimize ng optical na disenyo, mga algorithm sa pagproseso ng signal, atbp.
Application scope of distributed fiber optic DAS system
(1) Cable trench/langis at gas pipeline laban sa panlabas na rupture monitoring
Sa pamamagitan ng fiber optic vibration sensing technology, kapag ang mga panlabas na puwersa gaya ng mga excavator ay nag-vibrate malapit sa mga cable trench/mga pipeline ng langis at gas na may mga sensing fibers, Maaaring magbigay ang DAS ng maagang babala at ipaalam ang lokasyon ng kaganapan ng alarma.
(2) Pagsubaybay sa Proseso ng Gas Pressure Fracturing Acoustic Vibration sa Langis at Shale
Maaaring tumagas ang pambalot ng balon ng langis, at maaaring magkaroon ng stratification ng langis-tubig at iba pang pagbabago sa istrukturang geological sa ilalim ng lupa. Sa pamamagitan ng paglalagay ng mga sensing optical cable sa kahabaan ng casing sa balon ng langis, Maaaring subaybayan ng DAS ang sound wave vibration sa anumang posisyon sa ilalim ng lupa nang real time.
(3) Pagsubaybay sa pagtagas ng pipeline at seguridad sa paligid
Kung ito man ay mga pipeline ng langis o natural na gas, kapag may leak, hindi lamang ang mga pagbabago sa temperatura ay sinamahan ng mga pagbabago sa vibration, ngunit ang sistema ng DAS ay maaaring magsilbi bilang isang proteksyon sa kaligtasan at babala na aparato sa paligid ng pipeline.
(4) Pagsubaybay sa high-speed rail, mga barko, at mga paliparan
Ang mga optical fiber na nakaayos sa kahabaan ng high-speed rail ay maaaring makakita ng operation status ng high-speed rail, at sa pamamagitan ng distributed acoustic sensing, mauunawaan ang katayuan ng pagpapatakbo ng track at tren; Ang mga fiber optic cable ay maaaring ilagay sa labas ng paliparan upang makita ang real-time na pag-alis at paglapag ng sasakyang panghimpapawid, at subaybayan ang mga panghihimasok sa seguridad sa paligid ng paliparan. (5) Pagsubaybay sa seguridad ng perimeter at pag-iwas sa panghihimasok sa linya ng hangganan
Ang sistema ng DAS ay maaaring magbigay ng real-time na data ng intruder at maagang babala kapag nag-aayos ng mga optical cable sa mga pambansang hangganan o sa mga sitwasyon kung saan kinakailangan ang pagsubaybay sa pag-iwas sa panghihimasok.
