分布式溫度傳感(DTS)系統
光纖傳感器技術(shù)
無(wú)論是DTS還是DAS系統 – 由控制器(頻率發(fā)生器,激光源,光學(xué)模塊,HF混頻器,接收器和微處理器單元)和光纖作為線(xiàn)形溫度傳感器組成。
在高頻(HF)調制器的幫助下,激光器的功率輸出在測量時(shí)間間隔內從千赫茲范圍內的起始頻率開(kāi)始通過(guò)高兆赫茲范圍內的結束頻率。產(chǎn)生的頻移是對反射計的局部分辨率的直接測量。經(jīng)調頻的激光通過(guò)光學(xué)模塊連接到光纖傳感器。
連續反向散射的拉曼光在光學(xué)模塊中被光譜過(guò)濾,并通過(guò)光電探測器轉換成電信號。然后在低頻光譜范圍(LF范圍)中放大和混合測量信號。平均LF信號的傅里葉變換導致兩個(gè)拉曼反向散射曲線(xiàn)。這些反向散射曲線(xiàn)的幅度與觀(guān)察位置的拉曼散射強度成比例。
分布式溫度傳感系統
分布式溫度傳感系統是長(cháng)距離溫度監測的理想選擇。
分布式溫度傳感(DTS)系統可以監測長(cháng)距離或大面積的溫度,它可以沿著(zhù)海底或地下電力電纜。DTS系統不使用無(wú)數個(gè)傳統傳感器,而是使用單股光纖作為傳感器。
光纖跟隨您的安裝,為您提供連續溫度曲線(xiàn)的優(yōu)勢,取代傳統的單點(diǎn)電氣溫度測量。
它是如何工作的?
分布式溫度傳感系統利用光,更具體地拉曼效應,以測量溫度。
在系統的一端,激光器將光脈沖發(fā)送到光纖并通過(guò)光纖。我們將這種光脈沖稱(chēng)為入射光。大部分光在光纖中傳播,但是一小部分在光纖的每個(gè)點(diǎn)散射。
幾乎所有散射光的波長(cháng)都與入射光相同,稱(chēng)為瑞利散射。然而,少量散射光具有不同的波長(cháng) – 這稱(chēng)為拉曼效應。
拉曼效應受例如溫度的影響。當溫度沿光纖某處變化時(shí),拉曼散射會(huì )發(fā)生變化。
如何確定溫度和位置?
拉曼散射由斯托克斯和反斯托克斯散射組成。斯托克斯散射是比入射光更長(cháng)波長(cháng)的光,而反斯托克斯散射具有更短的波長(cháng)。
雖然斯托克斯散射僅受溫度的輕微影響,但反斯托克斯散射的強度隨著(zhù)溫度的升高而增加。
如果溫度在某個(gè)位置發(fā)生變化,DTS系統會(huì )計算出確切的溫度??和位置。
通過(guò)測量斯托克斯和反斯托克斯強度之間的差異來(lái)確定溫度。這是通過(guò)激光源中的定向耦合器完成的。
溫度變化的位置通過(guò)測量散射返回源所需的時(shí)間來(lái)確定,使您能夠精確定位變化的精確位置。
這聽(tīng)起來(lái)很復雜 – 而且確實(shí)如此。然而,DTS系統不是傳統溫度傳感器的單溫快照,而是以光速提供非常精確的全溫度曲線(xiàn)!