Oversikt over distribuerte fiberoptiske sensorer

Distribuert optisk fibersensor er en sensor som bruker unik distribuert optisk fiberdeteksjonsteknologi for å måle eller overvåke den romlige distribusjonen og tidsvarierende informasjon langs den optiske fiberoverføringsbanen. Den arrangerer den sensorende optiske fiberen langs feltet, og kan oppnå romlig fordeling av det målte feltet og endringsinformasjonen over tid på samme tid, noe som er attraktivt for mange industrielle applikasjoner. Prinsippet for det distribuerte optiske fibersensorsystemet er å bruke optisk fiber som det sensingsensitive elementet og overføringssignalmediet samtidig, og ta i bruk avansert otdr-teknologi og ofdr-teknologi for å oppdage endringer i temperatur og belastning ved forskjellige posisjoner langs den optiske fiberen å realisere virkelig distribuert måling. Prinsippet for mikronoptisk temperaturmåling er et distribuert temperaturfølingssystem basert på raman-spredningseffekt; Prinsippet for tøyningsmåling er et distribuert temperatur- og tøyningsfølingssystem basert på brillouinspredning, som kan måle temperatur og tøyning samtidig. Den bruker en sensorfiber som er følsom for et spesifikt målt felt for å måle det grunnleggende tapet eller spredningen langs fiberens lengde. Bruk vanligvis otdr (optisk tidsdomenereflektometer) teknologi, få romlig endringsinformasjon for det målte feltet fra utgangsinformasjonen. Derfor kan denne kontinuerlige distribusjonssensoren oppnå fordelingen av det målte feltet langs lengden av den optiske fiberen med en viss romlig oppløsning. otdr-teknologien er for tiden en uunnværlig enhet for feil (som bruddpunkt) lokalisering og diagnose i optisk fiberkommunikasjon. Den mest grunnleggende formen for distribuert optisk fibersensor er å bruke otdr direkte for å oppdage for stort lokalt tap langs lengden av den optiske fiberen. Temperaturføling av distribuert optisk fiber ble først demonstrert. Den utnytter egenskapen at tilbakespredningskoeffisienten endres med temperaturen. For å forbedre målefølsomheten brukes en flytende kjernefiber. Ulempen med dette opplegget er at følsomheten til den faste kjernefiberen er ekstremt lav, væskekjernefiberen er upraktisk, og det mottatte signalet er relatert til modusstrukturen. Fordi dobbeltbrytningsparametrene i enkeltmodusfibre er følsomme for mange fysiske størrelser, som tøyning, trykk, elektrisk felt og magnetfelt. Derfor har denne avledede otdr-teknologien et bredt anvendelsespotensial. Den grunnleggende otdr-teknologien er i hovedsak en optisk radar. Prinsippet for optisk avstand mellom vanlig radar og distribuert optisk fibersensor er likt. For å forbedre den romlige oppløsningen av målingen er det utledet forskjellige teknologier, for eksempel kontinuerlig bølgeområdejustering (fmcw), som i hovedsak er optiske frekvensdomene refleksjonsteknologier (ofdr). Flere forskere har rapportert å bruke forholdet mellom Raman-spredning og temperatur for å danne distribuert temperaturføling. Den ene er å bruke den forbedrede otdr for å analysere forholdet mellom Stokes og anti-Stokes tilbakespredte komponenter. Nylig er det rapportert om en distribuert temperatursensor som kun måler anti-Stokes-komponenten og den dobbelte Raman otdr, med en målelengde på 950m og en temperaturoppløsning. Den største ulempen med denne ordningen er at Raman-spredningskoeffisienten er veldig liten, nesten 3 størrelsesordener lavere enn Rayleigh-spredning, så den krever en høyeffektlaser og en lavstøyforsterker med høy forsterkning. Nylig har noen mennesker studert forholdet mellom temperatur og absorpsjon eller fluorescens av sjeldne jordartsfibre for å danne distribuert temperaturføling. Bruken av fluorescensegenskaper krever imidlertid at sjeldne jordartsfibre har en kort fluorescenslevetid.