Oversigt over distribuerede fiberoptiske sensorer

Distribueret optisk fibersensor er en sensor, der bruger unik distribueret optisk fiberdetektionsteknologi til at måle eller overvåge den rumlige fordeling og tidsvarierende information langs den optiske fibertransmissionsvej. Den arrangerer den sensorende optiske fiber langs feltet og kan på samme tid opnå den rumlige fordeling af det målte felt og ændringsinformationen over tid, hvilket er attraktivt for mange industrielle anvendelser. Princippet i det distribuerede optiske fibersensorsystem er at bruge optisk fiber som det følefølsomme element og transmissionssignalmediet på samme tid og anvende avanceret otdr-teknologi og ofdr-teknologi til at detektere ændringer i temperatur og belastning ved forskellige positioner langs den optiske fiber at realisere virkelig distribueret måling. Princippet for mikronoptisk temperaturmåling er et distribueret temperaturfølingssystem baseret på raman-spredningseffekt; princippet for strain-måling er et distribueret temperatur- og strain sensing-system baseret på brillouin-spredning, som kan måle temperatur og strain på samme tid. Den bruger en sensorfiber, der er følsom over for et specifikt målt felt til at måle det grundlæggende tab eller spredning langs fiberens længde. Brug normalt otdr (optisk tidsdomænereflektometer) teknologi, få den rumlige ændringsinformation for det målte felt fra outputinformationen. Derfor kan denne kontinuerlige distributionssensor opnå fordelingen af ​​det målte felt langs længden af ​​den optiske fiber med en vis rumlig opløsning. otdr-teknologien er i øjeblikket en uundværlig enhed til fejl (såsom breakpoint) lokalisering og diagnose i optisk fiberkommunikation. Den mest grundlæggende form for distribueret optisk fibersensor er direkte at bruge otdr til at detektere for stort lokalt tab langs længden af ​​den optiske fiber. Indledningsvist demonstreret distribueret optisk fibertemperaturføling. Den udnytter den egenskab, at tilbagespredningskoefficienten ændres med temperaturen. For at forbedre målefølsomheden anvendes en flydende kernefiber. Ulempen ved dette skema er, at følsomheden af ​​solid-core fiber er ekstremt lav, væske-core fiber er upraktisk, og det modtagne signal er relateret til mode strukturen. Fordi dobbeltbrydningsparametrene i single-mode fibre er følsomme over for mange fysiske størrelser, såsom belastning, tryk, elektrisk felt og magnetfelt. Derfor har denne afledte otdr-teknologi et bredt anvendelsespotentiale. Den grundlæggende otdr-teknologi er i det væsentlige en optisk radar. Princippet om optisk afstand mellem almindelig radar og distribueret optisk fibersensor er ens. For at forbedre den rumlige opløsning af målingen er der udledt forskellige teknologier, såsom kontinuerlig bølgeområdejustering (fmcw), som i det væsentlige er optiske frekvensdomænereflektionsteknologier (ofdr). Flere forskere har rapporteret at bruge forholdet mellem Raman-spredning og temperatur til at danne distribueret temperaturføling. Den ene er at bruge den forbedrede otdr til at analysere forholdet mellem Stokes og anti-Stokes tilbagespredte komponenter. For nylig er der rapporteret om en distribueret temperatursensor, der kun måler anti-Stokes-komponenten og dobbelt-endede Raman otdr, med en målelængde på 950m og en temperaturopløsning. Den største ulempe ved denne ordning er, at Raman-spredningskoefficienten er meget lille, næsten 3 størrelsesordener lavere end Rayleigh-spredning, så det kræver en højeffektlaser og en højforstærket lavstøjsforstærker. For nylig har nogle mennesker undersøgt forholdet mellem temperaturen og absorption eller fluorescens af sjældne jordartsfibre for at danne distribueret temperaturføling. Imidlertid kræver brugen af ​​fluorescensegenskaber, at sjældne jordartsfibre har en kort fluorescenslevetid.