Visió general dels sensors de fibra òptica distribuïts

El sensor de fibra òptica distribuïda és un sensor que utilitza una tecnologia de detecció de fibra òptica distribuïda única per mesurar o controlar la distribució espacial i la informació variable en el temps al llarg del camí de transmissió de la fibra òptica. Disposa la fibra òptica de detecció al llarg del camp i pot obtenir alhora la distribució espacial del camp mesurat i la informació del canvi al llarg del temps, cosa que és atractiva per a moltes aplicacions industrials. El principi del sistema de detecció de fibra òptica distribuïda és utilitzar la fibra òptica com a element sensible de detecció i mitjà de senyal de transmissió alhora, i adoptar tecnologia avançada otdr i tecnologia ofdr per detectar canvis de temperatura i tensió a diferents posicions al llarg de la fibra òptica. per realitzar una mesura realment distribuïda. El principi de mesura de temperatura micronòptica és un sistema de detecció de temperatura distribuït basat en l'efecte de dispersió raman; El principi de mesura de la tensió és un sistema de detecció de temperatura i tensió distribuït basat en la dispersió de brillantor, que pot mesurar la temperatura i la tensió al mateix temps. Utilitza una fibra de detecció que és sensible a un camp mesurat específic per mesurar la pèrdua bàsica o la dispersió al llarg de la fibra. Normalment s'adopta la tecnologia otdr (reflectòmetre del domini del temps òptic), obteniu la informació de canvi espacial del camp mesurat a partir de la informació de sortida. Per tant, aquest sensor de distribució contínua pot obtenir la distribució del camp mesurat al llarg de la longitud de la fibra òptica amb una certa resolució espacial. La tecnologia otdr és actualment un dispositiu indispensable per a la localització i el diagnòstic d'errors (com ara el punt d'interrupció) en la comunicació de fibra òptica. La forma més bàsica de sensor de fibra òptica distribuïda és utilitzar directament otdr per detectar una pèrdua local excessiva al llarg de la fibra òptica. La detecció de temperatura distribuïda de fibra òptica es va demostrar inicialment. Utilitza la característica que el coeficient de retrodispersió canvia amb la temperatura. Per tal de millorar la sensibilitat de mesura, s'utilitza una fibra de nucli líquid. El desavantatge d'aquest esquema és que la sensibilitat de la fibra de nucli sòlid és extremadament baixa, la fibra de nucli líquid no és pràctica i el senyal rebut està relacionat amb l'estructura del mode. Com que els paràmetres de birrefringència de les fibres monomode són sensibles a moltes magnituds físiques, com ara la tensió, la pressió, el camp elèctric i el camp magnètic. Per tant, aquesta tecnologia derivada d'otdr té un ampli potencial d'aplicació. La tecnologia bàsica otdr és essencialment un radar òptic. El principi de l'abast òptic entre el radar normal i el sensor de fibra òptica distribuïda és similar. Per tal de millorar la resolució espacial de la mesura, s'han derivat diverses tecnologies, com ara l'ajust del rang d'ona contínua (fmcw), que són essencialment tecnologies de reflexió en el domini de la freqüència òptica (ofdr). Diversos investigadors han informat que utilitzen la relació entre la dispersió Raman i la temperatura per formar una detecció de temperatura distribuïda. Un és utilitzar l'otdr millorat per analitzar la proporció de components retrodispersos Stokes i anti-Stokes. Recentment, s'ha informat d'un sensor de temperatura distribuït que només mesura el component anti-Stokes i Raman otdr de doble extrem, amb una longitud de mesura de 950 m i una resolució de temperatura. El principal desavantatge d'aquest esquema és que el coeficient de dispersió Raman és molt petit, gairebé 3 ordres de magnitud inferior a la dispersió Rayleigh, per la qual cosa requereix un làser d'alta potència i un amplificador de baix soroll de gran guany. Recentment, algunes persones han estudiat la relació entre la temperatura i l'absorció o la fluorescència de la fibra de terres rares per formar la detecció de temperatura distribuïda. Tanmateix, l'ús de característiques de fluorescència requereix que les fibres de terres rares tinguin una vida útil curta de fluorescència.