《電子技術(shù)應(yīng)用》
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入門:光纖傳感器和分布式光纖傳感器系統(tǒng)技術(shù)是如何工作的?

2022-10-25
來源:電子技術(shù)控

  光纖傳感器利用光沿光纖傳播的物理特性來檢測溫度,、應(yīng)變等參數(shù)的變化。光纖傳感使用光纖作為傳感器,,沿著光纖創(chuàng)建數(shù)千個(gè)連續(xù)的傳感器點(diǎn)。這被稱為使用分布式光纖傳感器的分布式光纖傳感,。

  測量光纖本身的設(shè)備通常稱為詢問器,。其目的是利用拉曼和布里淵分布式光纖傳感器技術(shù)測量沿標(biāo)準(zhǔn)或特定光纖的溫度和應(yīng)變。

  一,、光纖傳感是如何工作的,?

  光纖可以作為測試站和外部傳感器之間的通信路徑,稱為外部傳感,。然而,,當(dāng)光纖本身被用作光纖傳感系統(tǒng)時(shí),這被稱為本征光纖傳感,。

  這種類型的光纖傳感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于,,它不需要光纖和外部傳感器之間的分立接口,因此降低了復(fù)雜性和成本,。為此,,溫度和應(yīng)變波動(dòng)等外部刺激需要以可測量的方式影響電纜中的光源,以提供有用的數(shù)據(jù),。

  當(dāng)光子在光纖中與粒子接觸后隨機(jī)散射時(shí),,稱為瑞利散射。這一原理已被證明適用于各種類型的光纖測試技術(shù),,例如OTDR光纖測試,,因?yàn)榉聪蛏⑸涞綑z測器的光的體積、波長和位置可以確定光纖中衰減事件的幅度和位置,。

  以類似的方式,拉曼散射在斯托克斯波段產(chǎn)生散射回光源的光子的溫度誘導(dǎo)變化,。通過測量斯托克斯頻帶和反斯托克斯頻帶中的反向散射光的強(qiáng)度之間的差異,,可以精確地確定沿著光纖的任何給定位置的溫度。

  布里淵散射是一種類似的現(xiàn)象,,其中反向散射光的波長以可預(yù)測的方式受到外部溫度和聲刺激的影響,。該數(shù)據(jù)結(jié)合同一點(diǎn)的溫度背景知識(shí),可用于精確確定光纖所經(jīng)受的應(yīng)變,,并進(jìn)行分析以確定光纖的哪些區(qū)域(區(qū)域)受到影響,。

  二、分布式光纖傳感器

  并且拉曼和布里淵散射被有效地用于分布式光纖傳感(DFS)中,。拉曼散射用于分布式溫度傳感(DTS),,布里淵散射用于分布式溫度和應(yīng)變傳感(DTSS),。這些測量不受光纖損耗的影響,可以用來精確監(jiān)測幾十公里內(nèi)的溫度和應(yīng)變,。

  在這種情況下,,“分布式”僅指能連續(xù)測量整個(gè)光纖長度的光纖傳感技術(shù),或分布式光纖傳感器,。本質(zhì)上,,光纖本身就是一個(gè)傳感器。由于這些光纖傳感方法是完全固有的,,如果期望溫度保持在100°C(212°F)以下,,并且光纖不會(huì)受到過度的化學(xué)或機(jī)械損壞,則可以使用標(biāo)準(zhǔn)電信光纖作為介質(zhì),。



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