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Tecnologia de sensoriamento de fibra óptica distribuída e tecnologia de sensoriamento de grade de fibra óptica: diferenças nos princípios, diferenças entre sensores de fibra óptica distribuídos e sensores de grade de fibra óptica, qual escolher.
Este artigo apresenta os princípios da tecnologia de sensoriamento por fibra óptica distribuída, bem como os conceitos de espalhamento Raman, espalhamento Rayleigh e espalhamento Brillouin. Os princípios da tecnologia de sensoriamento por rede de difração em fibra óptica também são descritos, e as diferenças entre essas duas tecnologias são comparadas. Isso estabelece a base para a compreensão dos ambientes de uso e como escolher entre sensores de fibra óptica distribuída e sensores de rede de difração em fibra óptica.
Índice:
As diferenças de princípio entre a tecnologia de sensoriamento por rede de difração em fibra óptica e a tecnologia de sensoriamento por fibra óptica distribuída - Vídeo
Diferenças na aparência entre sensores de rede de difração em fibra óptica e sensores de fibra óptica distribuída
Nossos amigos que conhecem nossa empresa sabem que a Dacheng Yongsheng é uma empresa especializada em redes de difração em fibra óptica e proteção de fibra óptica. Nossos produtos patenteados incluem sensores de rede de difração em fibra óptica, sensores de fibra óptica distribuída e jumpers de fibra óptica blindados, baseados na tecnologia de encapsulamento em tubo de aço inoxidável sem costura.
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Figura 1 |
Figura 2 |
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Figura 3 |
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3. O princípio dos sensores de rede de difração em fibra óptica - O princípio da tecnologia de sensoriamento por rede de difração em fibra óptica
No campo do sensoriamento por fibra óptica, produzimos tanto sensores de rede de difração em fibra óptica quanto sensores de fibra óptica distribuída. Quais são, então, as diferenças entre essas duas tecnologias de sensoriamento por fibra óptica?
O sensoriamento por rede de difração em fibra óptica é uma tecnologia de sensoriamento por fibra óptica baseada na informação do comprimento de onda da luz refletida. Sua unidade de sensoriamento é a rede de difração em fibra óptica. Portanto, a grandeza física testada depende não apenas do demodulador da rede de difração em fibra óptica, mas também da própria rede de difração em fibra óptica. É uma medição ponto a ponto de curta distância (ponto único ou multiponto), mesmo para sensores de rede de difração em fibra óptica multiponto, que são chamados de quase-distribuídos ou seriais, ainda é uma medição ponto a ponto. A detecção da grandeza física correspondente só pode ser feita no ponto onde a rede de difração em fibra óptica é fabricada. O princípio de seu sensoriamento pode ser visto na figura a seguir:
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Figura 4 |
A luz de banda larga emitida pelo demodulador da rede de difração em fibra óptica entra na fibra óptica da esquerda para a direita. Ao passar pela rede de difração em fibra óptica, ela reflete uma luz de banda estreita de um comprimento de onda específico. O comprimento de onda da luz de banda estreita depende do espaçamento da rede (período da rede) da rede de difração em fibra óptica. A expressão matemática é: λ=2nΛ, onde λ é o comprimento de onda central da rede de difração em fibra óptica, n é o índice de refração efetivo do núcleo, e Λ é o espaçamento da rede (período da rede) da rede de difração em fibra óptica. Portanto, o demodulador da rede de difração em fibra óptica pode demodular a grandeza física correspondente detectando o comprimento de onda da luz refletida. O desvio do comprimento de onda da luz refletida causado pela grandeza física testada pode ser detectado pelo demodulador da rede de difração em fibra óptica.
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. O princípio dos sensores de fibra óptica distribuída - O princípio da tecnologia de sensoriamento por fibra óptica distribuída
Ao contrário do sensoriamento por rede de difração em fibra, o sensoriamento por fibra óptica distribuída (DFOS) comum é uma tecnologia de sensoriamento por fibra óptica baseada em múltiplas informações de espalhamento da fibra óptica, como intensidade, frequência e fase, sendo a unidade de sensoriamento a própria fibra óptica. A grandeza física que ele mede depende não apenas da fibra óptica, mas também do equipamento e algoritmo de modulação e demodulação, e a grandeza física medida é principalmente o valor médio da grandeza física no local de qualquer segmento do sensor de fibra óptica (como a temperatura média em um alcance de 1 metro em uma fibra óptica de 10 quilômetros). O princípio de sensoriamento é mostrado na figura abaixo:
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Figura 5 |
Da mesma forma, a luz de banda larga emitida pelo equipamento de sensoriamento por fibra óptica entra na fibra óptica da esquerda para a direita. Devido às impurezas inerentes na fibra óptica, a luz se espalhará. Isso pode ser entendido como a colisão de partículas de luz com algumas impurezas inerentes na fibra óptica, resultando nas partículas saltando em várias direções, com uma frequência mais alta. Essas luzes espalhadas são coletivamente referidas como luz espalhada. Com base nas diferentes características de frequência da luz espalhada, essas luzes espalhadas podem ser classificadas como espalhamento Rayleigh, espalhamento Raman e espalhamento Brillouin.
Esses sinais de luz espalhada geralmente estão relacionados à posição, temperatura, tensão, deformação, vibração e outras grandezas físicas do ambiente da fibra óptica. Portanto, vários dispositivos foram desenvolvidos para medir as grandezas físicas do ambiente onde o DFOS está localizado, medindo as mudanças nos sinais espalhados dentro da fibra óptica.
Deve-se notar que o sinal espalhado mostrado no canto inferior esquerdo do diagrama de princípio do DFOS na Figura 5 é o espalhamento Raman e o espalhamento Brillouin, cuja frequência, intensidade e luz incidente são muito diferentes. A frequência do espalhamento Rayleigh é a mesma da luz incidente. A direção dos três tipos de luz espalhada não é necessariamente oposta, e o que está desenhado aqui é apenas para fins ilustrativos. Devido à complexidade da tecnologia DFOS envolvida, não entraremos em detalhes aqui.
5. Embalagem de Sensores de Fibra Óptica Distribuída - Embalagem de Sensores de Rede de Difração em Fibra Óptica
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.
O DFOS da Da Cheng Yong Sheng é um produto universal, adaptável a equipamentos de demodulação de vários fabricantes, incluindo, mas não se limitando a, vários sistemas de sensoriamento por fibra óptica de espalhamento Brillouin (BOTDR, BOTDA, BOFDR, etc.), espalhamento Rayleigh (OTDR, OFDR) e espalhamento Raman (FOTDR, FOFDR, ROTDR, ROFDR, etc.). Em princípio, não há necessidade de combinar um conjunto específico de equipamentos.
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. Diferenças nos Ambientes de Aplicação entre a Tecnologia de Sensoriamento por Rede de Difração em Fibra e a Tecnologia de Sensoriamento por Fibra Distribuída
Para detalhes sobre as diferenças nos ambientes de aplicação entre a tecnologia de sensoriamento por rede de difração em fibra e a tecnologia de sensoriamento por fibra distribuída, consulte o seguinte:
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'.