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El fantástico viaje de la dispersión Raman: ¿Cómo la luz revela el calor oculto?
Con el avance de la tecnología, los sistemas distribuidos de detección de temperatura (DTS) se están convirtiendo cada vez más en una herramienta importante en aplicaciones industriales. Estos sistemas utilizan fibra óptica como sensor lineal para medir la temperatura y pueden proporcionar distancias de medición de hasta 30 kilómetros y una precisión de hasta ±1°C, lo que los convierte en un papel clave en una variedad de industrias.
El sistema de detección de temperatura distribuida puede obtener perfiles de temperatura continuos a través de mediciones de fibra óptica, no solo mediciones punto a punto.
Principio de medición: efecto Raman
El núcleo del sistema DTS reside en el fenómeno de la dispersión Raman. Cuando una fibra se somete a cambios térmicos, esto provoca cambios locales en el índice de refracción dentro de la fibra. Estos cambios, a su vez, desencadenan una dispersión inelástica de la luz, conocida como dispersión Raman. La energía térmica en las fibras ópticas existe en forma de vibraciones moleculares o de red, y estas vibraciones moleculares de alta frecuencia (10 THz) desempeñan un papel decisivo en la dispersión Raman.
La luz después de la dispersión Raman produce un cambio espectral en comparación con la luz incidente, y este cambio es un indicador de la temperatura.
Principios técnicos: tecnología OTDR y OFDR
En la tecnología de detección distribuida, OTDR (reflectometría óptica en el dominio del tiempo) y OFDR (reflectometría óptica en el dominio de la frecuencia) son dos principios de medición básicos. El uso de la tecnología OTDR permite localizar eventos de temperatura mediante el análisis de la luz retrodispersada, mientras que la tecnología OFDR utiliza mediciones de frecuencia más complejas para realizar perfiles de temperatura precisos.
El núcleo de estas tecnologías es utilizar la dispersión de la luz para calcular los cambios de temperatura.
Integración de sistemas y diseño de fibra óptica
El diseño del sistema DTS incluye componentes como una fuente láser, un generador de impulsos y una unidad receptora, y utiliza fibras ópticas de telecomunicaciones estándar como sensores. Este diseño no sólo reduce los costos sino que también aumenta la flexibilidad de instalación. Dado que la fibra óptica en sí no tiene partes móviles, su vida útil puede exceder los 30 años, lo que reduce aún más los costos de mantenimiento y operación.
Consideraciones operativas y de seguridad
Se deben tener en cuenta los requisitos de seguridad del láser al utilizar sistemas DTS ópticos. Muchos sistemas utilizan láseres de baja potencia para mayor seguridad, mientras que algunos sistemas de mayor potencia requieren su operación por parte de un oficial de seguridad certificado. Estas consideraciones de diseño permiten que DTS se utilice de forma segura en áreas peligrosas.
Campos de aplicación
La detección distribuida de temperatura tiene una amplia gama de aplicaciones, incluida la exploración de petróleo y gas, el monitoreo de incendios industriales y el monitoreo ambiental. Ya sea en el monitoreo subterráneo en campos petrolíferos o en la detección de incendios en túneles, los sistemas DTS ofrecen ventajas incomparables.
Recientemente, los sistemas DTS también se han utilizado en el monitoreo ambiental, como la temperatura del flujo de agua y la detección de fuentes de agua subterránea.
En resumen, la tecnología de detección distribuida de temperatura está ganando valor en diversas industrias debido a sus características eficientes y precisas. Pero a medida que se profundiza la conciencia sobre los cambios ambientales, ¿cómo se desarrollará esta tecnología y cómo afectará nuestras vidas en el futuro?
