分布式光纤传感技术47页PPT
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分布式光纤传感技术原理分布式光纤传感技术听起来有点高深,但其实它就像给光纤装上了“千里眼”,能够随时随地监测周围的变化,简直是现代科技的小神通啊!想象一下,一根细细的光纤像蛇一样蜿蜒在大地深处,它可是个“多面手”,无论是温度、压力,还是振动,通通能感知。
而且这根光纤可不是普通的绳索,里面装着光的“精灵”,它们来回穿梭,把周围的“八卦”传递给我们,就像无形的网络一样。
光纤是怎么做到这些的呢?说白了,就是利用了光的特性。
光在光纤里跑的时候,会遇到不同的环境变化,比如温度一升高,光的传播速度就会发生变化,结果就是光信号的“面子”变了,这样我们就能知道环境发生了什么事情,简直是透视眼的感觉!想想看,平常我们没法看到的地底深处,现在都能通过光纤一一掌握,真是让人惊叹。
这种技术的应用可广泛了。
比如说,建设桥梁、隧道,甚至监测大坝的安全,这都能用到分布式光纤。
想象一下,工程师们在施工时,光纤在地下默默工作,发现问题时就像给大家敲响了警钟,不让危险悄悄来临,安全感满满的!这就像是在给我们铺了一条“安全之路”,让人心里倍儿踏实。
除了安全监测,这项技术还在能源领域大展拳脚。
比如说,在油气管道里,光纤可以实时监测管道的状态,发现泄漏就能及时处理,避免资源浪费。
就像是管道里的“健康检查”,只要一有异常,立刻就能知道,真是给这些隐秘的管道上了“心电图”,让人倍感安心。
在农业领域,分布式光纤也能发挥其大作用。
想象一下,农田里的光纤可以监测土壤的湿度和温度,帮助农民决定何时灌溉、施肥,达到事半功倍的效果。
这样一来,农民就不再是靠天吃饭,完全可以通过数据来管理自己的农田,简直是让农活变得轻松多了,谁不想多点科技加持呢?技术再好,总有些挑战。
比如,光纤的布设需要考虑很多因素,比如环境的复杂性、成本等等。
可别小看了这些挑战,它们就像是生活中的小插曲,虽然让人头疼,但只要努力,总能找到解决的办法。
人们正在不断探索,改进这项技术,毕竟,科技的发展永无止境,谁不想追求更好的效果呢?就这样,分布式光纤传感技术像一位默默无闻的英雄,守护着我们生活的方方面面。
消防方面
•隧道、地铁、公路和建筑物的火灾监测和报警
——光纤传感器的优势
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DTS
Reyleigh
背向散射光真正的实现沿着光纤的分布式测量
•领先的光时域反射技术
Brilluous
•完全分布式的测量,大大降低误报和漏报率
分布式光纤温度测量系统
分布式光纤温度应变测量系统
火灾监测与报警传送带火灾监测
其他相关:
电力电缆监测
电力电缆
取决于需求,光纤可以安装在电缆内部或外部
电缆管道
电力电缆监测●电缆状态监测
管道泄漏
压力容器
监测外壳温度
更加了解生产状况
在危险环境中安全使用温度可上升到
发电厂监测。
分布式光纤传感技术分布式光纤传感技术瑞利散射是入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞引起的,散射光的频率与入射光的频率相同。
一般采用光时域反射(OTDR)结构来实现被测量的空间定位。
瑞利散射的原理是沿光纤传播的光在纤芯内各点都会有损耗,一部分光沿着与光纤传播方向成180°的方向散射,返回光源。
利用分析光纤中后向散射光的方法测量因散射、吸收等原因产生的光纤传输损耗和各种结构缺陷引起的结构性损耗,通过显示损耗与光纤长度的关系来检测外界信号场分布于光纤上的扰动信息。
由于瑞利散射属于本征损耗,因此可以作为应变场检测参量的信息载体,提供沿光路全程的单值连续检测信号。
利用光时域反射(OTDR)原理来实现对空间分布的温度的测量。
当窄带光脉冲被注入到光纤中去时,该系统通过测后向散射光强随时间变化的关系来检查光纤的连续性并测出其衰减。
入射光经背向散射返回到光纤入射端所需的时间为t,激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L=v*t。
v是光在光纤中传播的速度,v=c/n,c为真空中的光速,n为光纤的折射率。
在t时刻测量的是离光纤入射端距离为L处局域的背向散射光。
采用OTDR技术,可以确定光纤处的损耗,光纤故障点、断点的位置。
可以看出,在光纤背向散射谱分布图中,激发线v0两侧的频谱是成对出现的。
在低频一侧频率为v0??v的散射光为斯托克斯光Stokes;在高频的一侧频率为v0??v的散射光为反斯托克斯光anti-Stoke,它们同时包含在拉曼散射和布里渊散射谱中。
光纤中的散射光谱1. 基于瑞利散射的光纤传感技术原理瑞利散射主要特点有:(1) 瑞利散射属于弹性散射,不改变光波的频率,即瑞利散射光与入射光具有相同的波长。
(2) 散射光强与入射光波长的四次方成反比,即I(?)?1?4(3?1)上式表明,入射光的波长越长,瑞利散射光的强度越小。
(3) 散射光强随观察方向而变,在不同的观察方向上,散射光强不同,可表示为I(?)?I0(1?cos2?)(3?2)其中,?为入射光方向与散射光方向的夹角;I0是???/2方向上的散射光强。