2023年04月10日 23:24
分布式光纖傳感技術(shù)是以光纖作為傳感器進(jìn)行物理量感知的光學(xué)儀器,該系統(tǒng)利用單根光纖同時(shí)實(shí)現(xiàn)物理量的監(jiān)測(cè)和信號(hào)的傳輸。當(dāng)前分布式光纖傳感系統(tǒng)主要測(cè)量的物理量是:振動(dòng)(聲音)、溫度、應(yīng)變信息。應(yīng)用的場(chǎng)景主要是一些長(zhǎng)距離需要監(jiān)測(cè)物理量的場(chǎng)景,例如石油天然管道的溫度,振動(dòng)監(jiān)測(cè),隧道邊坡的應(yīng)變監(jiān)測(cè)等。
分布式光纖傳感系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以概況為:往光纖里注入脈沖激光,激光往光纖里傳輸?shù)倪^程中會(huì)產(chǎn)生不同的散射光(例如瑞麗散射,拉曼散射,布里淵散射等),當(dāng)光纜受到外界溫度或形變擾動(dòng)影響,返回的散射信號(hào)也會(huì)跟著變化,系統(tǒng)對(duì)這些散射光進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,再根據(jù)光速和時(shí)間的關(guān)系,可以確定對(duì)應(yīng)擾動(dòng)的光纜長(zhǎng)度距離,然后再通過不同的解調(diào)方式可以解算出來光纜上各個(gè)位置的物理量(振動(dòng)(聲音),溫度,應(yīng)變)。
一般情況下,分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)(DAS/DVS)使用的是單模光纖,分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(DTS)使用多模/單模光纖,分布式光纖應(yīng)變傳感系統(tǒng)(BOTDR)使用的單模光纖。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下,為了不占用地方及方便調(diào)試,我們很多時(shí)候采用裸光纖進(jìn)行調(diào)試,但是在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中,我們都會(huì)使用鎧裝光纜。DAS/DVS用單模的鎧裝光纜基本都可以(推薦G652或G652D纖芯的鎧裝光纜),DTS呢則需要根據(jù)主機(jī)的出纖情況進(jìn)行配置(通常是62.5/125的多模感溫光纜,或者50/125的多模感溫光纜),BOTDR則需要定制的應(yīng)變光纜。
對(duì)于光纖測(cè)振動(dòng)的DAS系統(tǒng)來說,定位精度稍復(fù)雜,因?yàn)檎駝?dòng)基本都是一個(gè)寬幅的響應(yīng)(一片都在振動(dòng)),而不是一個(gè)點(diǎn),所以定位精度通常在幾米,空間分辨率常規(guī)的在10米,一些高性能的在2~3米。而對(duì)于DTS系統(tǒng)來說定位精度可以做到1米左右。BOTDR也在1米左右。
對(duì)于測(cè)量值來說,DAS由于不易量化,所以很難對(duì)應(yīng)到光纜的實(shí)際產(chǎn)生的形變上。DTS測(cè)溫精度根據(jù)距離長(zhǎng)短有差異,末端精度在±2℃的比較多。