Översikt över distribuerade fiberoptiska sensorer

Distribuerad optisk fibersensor är en sensor som använder unik distribuerad optisk fiberdetektionsteknologi för att mäta eller övervaka den rumsliga distributionen och tidsvarierande information längs den optiska fiberns överföringsväg. Den arrangerar den avkännande optiska fibern längs fältet och kan samtidigt erhålla den rumsliga fördelningen av det uppmätta fältet och förändringsinformationen över tid, vilket är attraktivt för många industriella tillämpningar. Principen för det distribuerade optiska fiberavkänningssystemet är att använda optisk fiber som det avkännande känsliga elementet och överföringssignalmediet samtidigt, och anta avancerad otdr-teknik och ofdr-teknik för att upptäcka förändringar i temperatur och spänning vid olika positioner längs den optiska fibern att realisera verkligt distribuerad mätning. Principen för mikronoptisk temperaturmätning är ett distribuerat temperaturavkänningssystem baserat på ramanspridningseffekt; principen för töjningsmätning är ett distribuerat temperatur- och töjningsavkänningssystem baserat på brillouinspridning, som kan mäta temperatur och töjning samtidigt. Den använder en avkänningsfiber som är känslig för ett specifikt uppmätt fält för att mäta den grundläggande förlusten eller spridningen längs fiberns längd. Använd vanligtvis otdr (optisk tidsdomänreflektometer) teknologi, erhåll den rumsliga förändringsinformationen för det uppmätta fältet från utdatainformationen. Därför kan denna kontinuerliga distributionssensor erhålla fördelningen av det uppmätta fältet längs den optiska fiberns längd med en viss rumslig upplösning. otdr-tekniken är för närvarande en oumbärlig enhet för fel (som brytpunkt) lokalisering och diagnos i optisk fiberkommunikation. Den mest grundläggande formen av distribuerad optisk fibersensor är att direkt använda otdr för att upptäcka överdriven lokal förlust längs den optiska fiberns längd. Distributerad optisk fibertemperaturavkänning demonstrerades initialt. Den utnyttjar egenskapen att backspridningskoefficienten ändras med temperaturen. För att förbättra mätkänsligheten används en flytande kärnfiber. Nackdelen med detta schema är att känsligheten hos fibern med solid kärna är extremt låg, vätskekärnfibern är opraktisk och den mottagna signalen är relaterad till modstrukturen. Eftersom dubbelbrytningsparametrarna i singelmodsfibrer är känsliga för många fysiska storheter, såsom töjning, tryck, elektriskt fält och magnetfält. Därför har denna derivata otdr-teknologi bred tillämpningspotential. Den grundläggande otdr-tekniken är i huvudsak en optisk radar. Principen för optisk avstånd mellan vanlig radar och distribuerad optisk fibersensor är liknande. För att förbättra den rumsliga upplösningen av mätningen har olika teknologier härletts, såsom kontinuerlig vågområdesjustering (fmcw), som i huvudsak är optiska frekvensdomänreflektionsteknologier (ofdr). Flera forskare har rapporterat att de använder förhållandet mellan Raman-spridning och temperatur för att bilda distribuerad temperaturavkänning. En är att använda den förbättrade otdr för att analysera förhållandet mellan Stokes och anti-Stokes bakåtspridda komponenter. Nyligen har en distribuerad temperatursensor som endast mäter anti-Stokes-komponenten och dubbeländad Raman otdr rapporterats, med en mätlängd på 950m och en temperaturupplösning. Den största nackdelen med detta schema är att Raman-spridningskoefficienten är mycket liten, nästan 3 storleksordningar lägre än Rayleigh-spridning, så det kräver en högeffektlaser och en högförstärkare med låg brusnivå. Nyligen har vissa människor studerat sambandet mellan temperaturen och absorption eller fluorescens av sällsynta jordartsfibrer för att bilda distribuerad temperaturavkänning. Användningen av fluorescensegenskaper kräver emellertid att fibrer av sällsynta jordartsmetaller har en kort fluorescenslivslängd.