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Tecnologia di rilevamento a fibra ottica distribuita e tecnologia di rilevamento a reticolo di fibra ottica: differenze nei principi, differenze tra sensori a fibra ottica distribuiti e sensori a reticolo di fibra ottica, quale scegliere.
Questo articolo introduce i principi della tecnologia di rilevamento a fibra ottica distribuita, così come i concetti di scattering Raman, scattering Rayleigh e scattering Brillouin. Vengono anche descritti i principi della tecnologia di rilevamento a reticolo di Bragg su fibra e vengono confrontate le differenze tra queste due tecnologie. Questo getta le basi per comprendere gli ambienti di utilizzo e come scegliere tra sensori a fibra ottica distribuiti e sensori a reticolo di Bragg su fibra.
Indice:
Le differenze di principio tra la tecnologia di rilevamento a reticolo di Bragg su fibra e la tecnologia di rilevamento a fibra ottica distribuita - Video
Differenze nell'aspetto tra sensori a reticolo di Bragg su fibra e sensori a fibra ottica distribuiti
I nostri amici che conoscono la nostra azienda sanno che Dacheng Yongsheng è un'azienda specializzata in reticoli a fibra ottica e protezione della fibra ottica. I nostri prodotti brevettati includono sensori a reticolo di Bragg su fibra, sensori a fibra ottica distribuiti e jumper a fibra ottica corazzati, basati sulla tecnologia di incapsulamento con tubi in acciaio inossidabile senza saldatura.
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Figura 1 |
Figura 2 |
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Figura 3 |
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3. Il principio dei sensori a reticolo di Bragg su fibra - Il principio della tecnologia di rilevamento a reticolo di Bragg su fibra
Nel campo del rilevamento a fibra ottica, produciamo sia sensori a reticolo di Bragg su fibra che sensori a fibra ottica distribuiti. Quali sono quindi le differenze tra queste due tecnologie di rilevamento a fibra ottica?
Il rilevamento a reticolo di Bragg su fibra è una tecnologia di rilevamento a fibra ottica basata sulle informazioni della lunghezza d'onda della luce riflessa. La sua unità di rilevamento è il reticolo a fibra ottica. Pertanto, la quantità fisica testata dipende non solo dal demodulatore del reticolo a fibra ottica, ma anche dal reticolo a fibra ottica. È una misurazione punto-punto a breve distanza (singolo punto o multipunto), anche per sensori a reticolo a fibra ottica multipunto, che sono chiamati quasi-distribuiti o seriali, è comunque una misurazione punto-punto. Il rilevamento della quantità fisica corrispondente può essere effettuato solo nel punto in cui il reticolo a fibra ottica è fabbricato. Il principio del suo rilevamento può essere visto nella seguente figura:
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Figura 4 |
La luce a banda larga emessa dal demodulatore del reticolo a fibra ottica entra nella fibra ottica da sinistra a destra. Quando passa attraverso il reticolo a fibra ottica, riflette una luce a banda stretta di una specifica lunghezza d'onda. La lunghezza d'onda della luce a banda stretta dipende dalla spaziatura del reticolo (periodo del reticolo) del reticolo a fibra ottica. L'espressione matematica è: λ=2nΛ, dove λ è la lunghezza d'onda centrale del reticolo a fibra ottica, n è l'indice di rifrazione effettivo del nucleo e Λ è la spaziatura del reticolo (periodo del reticolo) del reticolo a fibra ottica. Pertanto, il demodulatore del reticolo a fibra ottica può demodulare la quantità fisica corrispondente rilevando la lunghezza d'onda della luce riflessa. Lo spostamento della lunghezza d'onda della luce riflessa causato dalla quantità fisica testata può essere rilevato dal demodulatore del reticolo a fibra ottica.
The grating pitch (grating period) of a fiber Bragg grating (FBG) changes with temperature e external forces, expanding e contracting, lengthening e shortening. After being professionally packaged by OFSCN's seamless steel pipe fiber Bragg grating sensor, the reflected wavelength λ of the fiber Bragg grating sensor corresponds to the three physical quantities of temperature, force, e length. This is the basic principle of fiber Bragg grating sensing technology.
4. Il principio dei sensori a fibra ottica distribuiti - Il principio della tecnologia di rilevamento a fibra ottica distribuita
A differenza del rilevamento a reticolo di fibra, il comune rilevamento a fibra ottica distribuita (DFOS) è una tecnologia di rilevamento a fibra ottica basata su informazioni di scattering multiple della fibra ottica come intensità, frequenza e fase, con l'unità di rilevamento che è la fibra ottica. La quantità fisica che misura dipende non solo dalla fibra ottica, ma anche dall'apparecchiatura e dall'algoritmo di modulazione e demodulazione, e la quantità fisica misurata è principalmente il valore medio della quantità fisica nella posizione di qualsiasi segmento del sensore a fibra ottica (come la temperatura media entro un intervallo di 1 metro su una fibra ottica di 10 chilometri). Il principio di rilevamento è mostrato nella figura seguente:
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Figura 5 |
Allo stesso modo, la luce a banda larga emessa dall'apparecchiatura di rilevamento a fibra ottica entra nella fibra ottica da sinistra a destra. A causa delle impurità intrinseche nella fibra ottica, la luce si disperderà. Questo può essere inteso come la collisione di particelle di luce con alcune impurità intrinseche nella fibra ottica, con conseguente rimbalzo delle particelle in varie direzioni, con una frequenza più alta. Queste luci disperse sono collettivamente denominate luce diffusa. In base alle diverse caratteristiche di frequenza della luce diffusa, queste luci diffuse possono essere classificate come scattering di Rayleigh, scattering di Raman e scattering di Brillouin.
Questi segnali di luce diffusa sono solitamente correlati alla posizione, alla temperatura, allo stress, alla deformazione, alla vibrazione e ad altre quantità fisiche dell'ambiente della fibra ottica. Pertanto, sono stati sviluppati vari dispositivi per misurare le quantità fisiche dell'ambiente in cui si trova il DFOS misurando i cambiamenti nei segnali diffusi all'interno della fibra ottica.
Va notato che il segnale diffuso mostrato nell'angolo in basso a sinistra del diagramma di principio DFOS nella Figura 5 è scattering Raman e scattering Brillouin, la cui frequenza, intensità e luce incidente sono molto diverse. La frequenza dello scattering Rayleigh è la stessa della luce incidente. La direzione dei tre tipi di luce diffusa non è necessariamente opposta, e ciò che è disegnato qui è solo a scopo illustrativo. A causa della complessità della tecnologia DFOS coinvolta, non approfondiremo i dettagli qui.
5. Confezionamento di Sensori a Fibra Ottica Distribuiti - Confezionamento di Sensori a Reticolo di Bragg su Fibra
Whether it is based on fiber grating sensing technology or DFOS technology, they are both sensing technologies based on fiber optic. We all know that fiber optics are very powerful but extremely fragile. Without protection, they are almost unusable. The application environment of fiber optic sensing is even more severe e complex than that of fiber optic communication. Therefore, Beijing Da Cheng Yong Sheng Technology Co., Ltd. has developed a series of products based on seamless stainless steel tube packaging technology, including OFSCN® micro® seamless steel tube series fiber optic grating sensors, DFOS, e armored fiber optic jumpers, which expand the applicable range of fiber optic in harsh environments.
Il DFOS di Da Cheng Yong Sheng è un prodotto universale, adattabile alle apparecchiature di demodulazione di vari produttori, inclusi ma non limitati a vari sistemi di rilevamento a fibra ottica basati su scattering Brillouin (BOTDR, BOTDA, BOFDR, ecc.), scattering Rayleigh (OTDR, OFDR) e scattering Raman (FOTDR, FOFDR, ROTDR, ROFDR, ecc.). In linea di principio, non è necessario abbinare un set specifico di apparecchiature.
The following is the difference in principles between distributed fiber sensing technology e fiber grating sensing technology. As we often encounter questions from customers about which type of fiber sensor to choose between OFSCN, we will explain their application environments in detail in the following sections. Please stay tuned.
6. Differenze negli Ambienti di Applicazione tra la Tecnologia di Rilevamento a Reticolo di Bragg su Fibra e la Tecnologia di Rilevamento a Fibra Ottica Distribuita
Per i dettagli sulle differenze negli ambienti di applicazione tra la tecnologia di rilevamento a reticolo di Bragg su fibra e la tecnologia di rilevamento a fibra ottica distribuita, si prega di fare riferimento a quanto segue:
Our philosophy is: 'OFSCN®, make optical fiber stronger!'
DCYS is a professional manufacturer of FBG sensors e a manufacturer of distributed Optical Fiber Sensors. We provide the difference between the application environment of FBG sensors e distributed fiber optic sensors, the principle of FBG sensing technology e distributed Optical Fiber Sensing technology; the product brand is 'OFSCN'.