Επισκόπηση των κατανεμημένων αισθητήρων οπτικών ινών

Ο αισθητήρας κατανεμημένων οπτικών ινών είναι ένας αισθητήρας που χρησιμοποιεί μοναδική τεχνολογία ανίχνευσης κατανεμημένων οπτικών ινών για τη μέτρηση ή την παρακολούθηση της χωρικής κατανομής και των χρονικά μεταβαλλόμενων πληροφοριών κατά μήκος της διαδρομής μετάδοσης οπτικών ινών. Τακτοποιεί την αισθητήρια οπτική ίνα κατά μήκος του πεδίου και μπορεί να λάβει τη χωρική κατανομή του μετρούμενου πεδίου και τις πληροφορίες αλλαγής με την πάροδο του χρόνου, κάτι που είναι ελκυστικό για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές. Η αρχή του κατανεμημένου συστήματος ανίχνευσης οπτικών ινών είναι η χρήση οπτικής ίνας ως ευαίσθητου στοιχείου και μέσου σήματος μετάδοσης ταυτόχρονα και η υιοθέτηση προηγμένης τεχνολογίας otdr και τεχνολογίας ofdr για την ανίχνευση αλλαγών στη θερμοκρασία και την καταπόνηση σε διαφορετικές θέσεις κατά μήκος της οπτικής ίνας να πραγματοποιήσει πραγματικά κατανεμημένη μέτρηση. Η αρχή της μέτρησης της θερμοκρασίας στα μικρονοπτικά είναι ένα κατανεμημένο σύστημα ανίχνευσης θερμοκρασίας που βασίζεται στο φαινόμενο σκέδασης Rama. Η αρχή της μέτρησης της παραμόρφωσης είναι ένα κατανεμημένο σύστημα ανίχνευσης θερμοκρασίας και καταπόνησης που βασίζεται στη σκέδαση μπριλουίνης, το οποίο μπορεί να μετρήσει ταυτόχρονα τη θερμοκρασία και την καταπόνηση. Χρησιμοποιεί μια αισθητήρια ίνα που είναι ευαίσθητη σε ένα συγκεκριμένο μετρούμενο πεδίο για τη μέτρηση της βασικής απώλειας ή διασποράς κατά μήκος της ίνας. Συνήθως υιοθετήστε την τεχνολογία otdr (οπτικό ανακλασόμετρο πεδίου χρόνου), λάβετε τις πληροφορίες χωρικής αλλαγής του μετρούμενου πεδίου από τις πληροφορίες εξόδου. Επομένως, αυτός ο αισθητήρας συνεχούς κατανομής μπορεί να λάβει την κατανομή του μετρούμενου πεδίου κατά μήκος της οπτικής ίνας με μια συγκεκριμένη χωρική ανάλυση. Η τεχνολογία otdr είναι επί του παρόντος μια απαραίτητη συσκευή για τον εντοπισμό και τη διάγνωση σφαλμάτων (όπως το σημείο διακοπής) στην επικοινωνία οπτικών ινών. Η πιο βασική μορφή κατανεμημένου αισθητήρα οπτικών ινών είναι η απευθείας χρήση του otdr για την ανίχνευση υπερβολικής τοπικής απώλειας σε όλο το μήκος της οπτικής ίνας. Αρχικά αποδείχθηκε η κατανεμημένη ανίχνευση θερμοκρασίας οπτικών ινών. Χρησιμοποιεί το χαρακτηριστικό ότι ο συντελεστής οπισθοσκέδασης αλλάζει με τη θερμοκρασία. Προκειμένου να βελτιωθεί η ευαισθησία της μέτρησης, χρησιμοποιείται μια ίνα υγρού πυρήνα. Το μειονέκτημα αυτού του σχήματος είναι ότι η ευαισθησία της ίνας στερεού πυρήνα είναι εξαιρετικά χαμηλή, η ίνα υγρού πυρήνα είναι μη πρακτική και το λαμβανόμενο σήμα σχετίζεται με τη δομή του τρόπου λειτουργίας. Επειδή οι παράμετροι διπλής διάθλασης στις μονοτροπικές ίνες είναι ευαίσθητες σε πολλά φυσικά μεγέθη, όπως η τάση, η πίεση, το ηλεκτρικό πεδίο και το μαγνητικό πεδίο. Επομένως, αυτή η τεχνολογία παραγώγων otdr έχει ευρεία δυνατότητα εφαρμογής. Η βασική τεχνολογία otdr είναι ουσιαστικά ένα οπτικό ραντάρ. Η αρχή της οπτικής εμβέλειας μεταξύ του συνηθισμένου ραντάρ και του κατανεμημένου αισθητήρα οπτικών ινών είναι παρόμοια. Προκειμένου να βελτιωθεί η χωρική ανάλυση της μέτρησης, έχουν προκύψει διάφορες τεχνολογίες, όπως η προσαρμογή συνεχούς εύρους κυμάτων (fmcw), οι οποίες είναι ουσιαστικά τεχνολογίες ανάκλασης οπτικού πεδίου συχνότητας (ofdr). Αρκετοί ερευνητές ανέφεραν ότι χρησιμοποιούν τη σχέση μεταξύ της σκέδασης Raman και της θερμοκρασίας για να σχηματίσουν κατανεμημένη ανίχνευση θερμοκρασίας. Το ένα είναι να χρησιμοποιήσετε το βελτιωμένο otdr για να αναλύσετε την αναλογία των στοιχείων Stokes και αντι-Stokes οπισθοσκεδασμένων στοιχείων. Πρόσφατα, αναφέρθηκε ένας κατανεμημένος αισθητήρας θερμοκρασίας που μετρά μόνο το εξάρτημα anti-Stokes και το διπλό άκρο Raman otdr, με μήκος μέτρησης 950 μέτρα και ανάλυση θερμοκρασίας. Το κύριο μειονέκτημα αυτού του σχήματος είναι ότι ο συντελεστής σκέδασης Raman είναι πολύ μικρός, σχεδόν 3 τάξεις μεγέθους χαμηλότερος από τη σκέδαση Rayleigh, επομένως απαιτεί ένα λέιζερ υψηλής ισχύος και έναν ενισχυτή χαμηλού θορύβου υψηλής απολαβής. Πρόσφατα, μερικοί άνθρωποι μελέτησαν τη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας και της απορρόφησης ή του φθορισμού των ινών σπάνιων γαιών για να σχηματίσουν κατανεμημένη ανίχνευση θερμοκρασίας. Ωστόσο, η χρήση χαρακτηριστικών φθορισμού απαιτεί οι ίνες σπάνιων γαιών να έχουν μικρή διάρκεια ζωής φθορισμού.