بررسی اجمالی سنسورهای فیبر نوری توزیع شده

سنسور فیبر نوری توزیع‌شده سنسوری است که از فناوری تشخیص فیبر نوری توزیع‌شده منحصربه‌فرد برای اندازه‌گیری یا نظارت بر توزیع مکانی و اطلاعات متغیر زمانی در طول مسیر انتقال فیبر نوری استفاده می‌کند. فیبر نوری حسگر را در امتداد میدان مرتب می کند و می تواند توزیع فضایی میدان اندازه گیری شده و اطلاعات تغییر را در طول زمان به طور همزمان بدست آورد که برای بسیاری از کاربردهای صنعتی جذاب است. اصل سیستم سنجش فیبر نوری توزیع شده این است که از فیبر نوری به عنوان عنصر حساس حساس و رسانه سیگنال انتقال به طور همزمان استفاده کند و از فناوری پیشرفته otdr و فناوری ofdr برای تشخیص تغییرات دما و کرنش در موقعیت های مختلف در امتداد فیبر نوری استفاده کند. برای تحقق بخشیدن به اندازه گیری توزیع شده واقعی. اصل اندازه گیری دمای میکرونوپتیک یک سیستم سنجش دما توزیع شده بر اساس اثر پراکندگی رامان است. اصل اندازه گیری کرنش یک سیستم سنجش دما و کرنش توزیع شده بر اساس پراکندگی بریلوئین است که می تواند دما و کرنش را به طور همزمان اندازه گیری کند. از یک فیبر حسگر استفاده می کند که به یک میدان اندازه گیری شده خاص حساس است تا از دست دادن یا پراکندگی اساسی در طول فیبر را اندازه گیری کند. معمولاً از فناوری otdr (بازتاب سنج دامنه زمانی نوری) استفاده کنید، اطلاعات تغییر فضایی میدان اندازه گیری شده را از اطلاعات خروجی بدست آورید. بنابراین، این سنسور توزیع پیوسته می تواند توزیع میدان اندازه گیری شده را در طول فیبر نوری با وضوح فضایی مشخص به دست آورد. فناوری otdr در حال حاضر یک دستگاه ضروری برای مکان یابی و تشخیص خطا (مانند نقطه شکست) در ارتباطات فیبر نوری است. اساسی ترین شکل سنسور فیبر نوری توزیع شده استفاده مستقیم از otdr برای تشخیص تلفات موضعی بیش از حد در طول فیبر نوری است. سنجش دمای فیبر نوری توزیع شده در ابتدا نشان داده شد. از مشخصه ای استفاده می کند که ضریب پراکندگی برگشتی با دما تغییر می کند. به منظور بهبود حساسیت اندازه گیری، از فیبر هسته مایع استفاده می شود. نقطه ضعف این طرح این است که حساسیت فیبر هسته جامد بسیار کم است، فیبر هسته مایع غیرعملی است و سیگنال دریافتی مربوط به ساختار حالت است. زیرا پارامترهای انکسار دوگانه در الیاف تک حالته به بسیاری از کمیت های فیزیکی مانند کرنش، فشار، میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی حساس هستند. بنابراین، این فناوری مشتق otdr پتانسیل کاربردی گسترده ای دارد. فناوری اولیه otdr اساسا یک رادار نوری است. اصل محدوده نوری بین رادار معمولی و سنسور فیبر نوری توزیع شده مشابه است. به منظور بهبود وضوح فضایی اندازه‌گیری، فناوری‌های مختلفی مانند تنظیم دامنه موج پیوسته (fmcw)، که اساساً فناوری‌های بازتاب دامنه فرکانس نوری (ofdr) هستند، استخراج شده‌اند. چندین محقق گزارش کرده اند که از رابطه بین پراکندگی رامان و دما برای ایجاد حسگر دمایی توزیع شده استفاده می کنند. یکی از آنها استفاده از otdr بهبود یافته برای تجزیه و تحلیل نسبت اجزای استوکس و ضد استوکس است. اخیراً یک سنسور دمای توزیع شده که فقط جزء ضد استوکس و دو سر Raman otdr را اندازه گیری می کند، با طول اندازه گیری 950 متر و وضوح دما گزارش شده است. عیب اصلی این طرح این است که ضریب پراکندگی رامان بسیار کوچک است، تقریباً 3 مرتبه قدر کمتر از پراکندگی رایلی است، بنابراین به یک لیزر پرقدرت و یک تقویت کننده کم نویز با بهره بالا نیاز دارد. اخیراً برخی از افراد رابطه بین دما و جذب یا فلورسانس فیبر خاکی کمیاب را برای تشکیل حسگر دمایی توزیع شده مورد مطالعه قرار داده‌اند. با این حال، استفاده از ویژگی های فلورسانس مستلزم داشتن الیاف خاکی کمیاب است که طول عمر فلورسانس کوتاهی داشته باشند.