Pregled distribuiranih optičkih senzora

Senzor sa distribuiranim optičkim vlaknima je senzor koji koristi jedinstvenu tehnologiju detekcije distribuiranih optičkih vlakana za mjerenje ili praćenje prostorne distribucije i vremenski promjenjivih informacija duž putanje prijenosa optičkih vlakana. On raspoređuje senzorsko optičko vlakno duž polja i istovremeno može dobiti prostornu distribuciju izmjerenog polja i informacije o promjenama tokom vremena, što je atraktivno za mnoge industrijske primjene. Princip distribuiranog senzorskog sistema optičkih vlakana je da istovremeno koristi optičko vlakno kao senzorski osjetljivi element i medij za prijenos signala, te usvaja naprednu otdr tehnologiju i ofdr tehnologiju za otkrivanje promjena temperature i naprezanja na različitim pozicijama duž optičkog vlakna ostvariti istinski distribuirano mjerenje. Princip mikronoptičkog mjerenja temperature je distribuirani sistem senzora temperature zasnovan na efektu ramanskog raspršenja; princip mjerenja deformacija je distribuirani sistem za senzorsku temperaturu i deformaciju zasnovan na briluenovom raspršenju, koji može mjeriti temperaturu i deformaciju u isto vrijeme. Koristi senzorno vlakno koje je osjetljivo na specifično izmjereno polje za mjerenje osnovnog gubitka ili raspršivanja po dužini vlakna. Obično usvojite otdr (optički reflektometar u vremenskom domenu) tehnologiju, dobijete informacije o prostornoj promeni izmerenog polja iz izlaznih informacija. Stoga ovaj senzor za kontinuiranu distribuciju može dobiti distribuciju mjerenog polja duž dužine optičkog vlakna sa određenom prostornom rezolucijom. Otdr tehnologija je trenutno nezamjenjiv uređaj za lociranje grešaka (kao što je breakpoint) i dijagnozu u komunikaciji optičkim vlaknima. Najosnovniji oblik distribuiranog optičkog senzora je direktno korištenje otdr za otkrivanje prekomjernog lokalnog gubitka duž dužine optičkog vlakna. U početku je demonstrirano detektor temperature distribuiranog optičkog vlakna. Koristi karakteristiku da se koeficijent povratnog raspršenja mijenja s temperaturom. Da bi se poboljšala mjerna osjetljivost, koristi se vlakno s tekućim jezgrom. Nedostatak ove sheme je što je osjetljivost vlakna s čvrstim jezgrom izuzetno niska, vlakno s tekućim jezgrom je nepraktično, a primljeni signal je povezan sa strukturom moda. Zato što su parametri dvostrukog prelamanja u jednomodnim vlaknima osjetljivi na mnoge fizičke veličine, kao što su naprezanje, pritisak, električno polje i magnetsko polje. Stoga ova derivativna otdr tehnologija ima širok potencijal primjene. Osnovna otdr tehnologija je u suštini optički radar. Princip optičkog raspona između običnog radara i senzora distribuiranog optičkog vlakna je sličan. Kako bi se poboljšala prostorna rezolucija mjerenja, izvedene su različite tehnologije, kao što je podešavanje raspona kontinuiranog talasa (fmcw), koje su u suštini tehnologije refleksije optičkog frekvencijskog domena (ofdr). Nekoliko istraživača je izvijestilo da koriste odnos između Ramanovog raspršenja i temperature za formiranje distribuiranog senzora temperature. Jedan je korištenje poboljšanog otdr za analizu omjera Stokesovih i anti-Stokesovih povratno raspršenih komponenti. Nedavno je prijavljen distribuirani temperaturni senzor koji mjeri samo anti-Stokes komponentu i dvostrani Raman otdr, s mjernom dužinom od 950m i temperaturnom rezolucijom. Glavni nedostatak ove sheme je taj što je koeficijent Ramanovog raspršenja vrlo mali, skoro 3 reda veličine niži od Rayleighovog raspršenja, tako da zahtijeva laser velike snage i pojačalo niske razine šuma s velikim pojačanjem. Nedavno su neki ljudi proučavali odnos između temperature i apsorpcije ili fluorescencije rijetkih zemnih vlakana kako bi formirali distribuirani senzor temperature. Međutim, upotreba fluorescentnih karakteristika zahtijeva da vlakna rijetkih zemalja imaju kratak vijek trajanja fluorescencije.