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L'arme secrète de la détection distribuée de la température : comment les technologies OTDR et OFDR rendent-elles des mesures si précises
Dans les environnements industriels hautement automatisés d’aujourd’hui, la capacité de mesurer avec précision la température devient de plus en plus importante. Le système de détection de température distribué (DTS), en tant que technologie de fibre optique, a joué un rôle indispensable dans de nombreux domaines. Grâce à cette technologie, la mesure de la température ne se limite pas à des points prédéfinis, mais un enregistrement continu du profil de température peut être effectué sur toute la fibre optique, améliorant ainsi considérablement la précision et la plage de mesure.
Les changements d'indice de réfraction locaux de la fibre optique causés par les variations thermiques permettent à cette technologie d'effectuer des mesures précises à différentes distances avec une résolution spatiale de 1 mètre et une précision de ±1°C.
Principe de mesure : effet Raman
L'influence des paramètres de mesure physiques tels que la température, la pression et la tension sur les fibres optiques en verre peut entraîner des changements locaux dans les caractéristiques de transmission de la lumière, c'est pourquoi les fibres optiques sont utilisées comme capteurs linéaires. Lorsque les effets thermiques induisent des vibrations du réseau dans un solide, la lumière l'irradie et les photons interagissent avec les électrons des molécules, provoquant une diffusion Raman.
La diffusion Raman peut être divisée en trois composantes spectrales : la diffusion Rayleigh, la raie Stokes et la raie anti-Stokes. L'intensité des raies est proportionnelle à la température.
En mesurant le rapport entre la ligne anti-Stokes et l'intensité lumineuse de la ligne Stokes, nous pouvons déduire la température locale de la fibre optique. Ce principe de mesure précis fait de la technologie DTS un outil important dans l'industrie d'aujourd'hui.
Principe de mesure : technologie OTDR et OFDR
Dans la technologie de détection de température distribuée, l'OTDR (réflectométrie optique dans le domaine temporel) et l'OFDR (réflectométrie optique dans le domaine de fréquence) sont deux principes de mesure de base. Depuis son introduction il y a plus de 20 ans, la technologie OTDR est devenue la norme de l'industrie pour la mesure des pertes de télécommunications, principalement via les signaux d'écho Rayleigh en amont et en aval. En revanche, l'OFDR fournit des informations de réponse basées sur la fréquence, ce qui rend le processus de mesure global complexe et nécessite une transformée de Fourier.
Grâce à ces technologies, le système DTS est capable d'analyser des distances supérieures à 30 kilomètres et d'atteindre une résolution de température inférieure à 0,01°C, offrant d'excellentes capacités d'application pour un large éventail d'industries.
Structure et intégration du système des câbles de détection
Le système de mesure de température distribué se compose d'un contrôleur (comprenant une source laser, un générateur d'impulsions, un module optique, un récepteur et une unité de microprocesseur) et d'une fibre optique en verre de quartz comme capteur de température linéaire. Étant donné que cette fibre peut mesurer jusqu’à 70 kilomètres de long et que sa nature passive ne nécessite pas de points de détection individuels, son coût de production est considérablement réduit, ce qui la rend plus rentable.
La conception sans pièces mobiles du système de mesure à fibre optique lui confère une durée de vie de plus de 30 ans, réduisant considérablement les coûts de maintenance et d'exploitation.
Cela rend la technologie DTS extrêmement flexible et facile à intégrer dans les systèmes de contrôle industriels. Aujourd'hui, dans l'industrie pétrolière et gazière, les normes XML pour la transmission de données ont été adoptées pour faciliter les applications intégrées entre différents systèmes.
Sécurité laser et fonctionnement du système
Dans les systèmes de test optique, les exigences de sécurité laser doivent être prises en compte pour garantir la sécurité de l'installation à long terme. De nombreux systèmes DTS utilisent des conceptions laser de faible puissance (par exemple, de classe 1M) qui sont relativement sûres à utiliser et peuvent être utilisées par n'importe qui sans avoir besoin d'un responsable de la sécurité laser professionnel. Pour les systèmes DTS utilisés dans des atmosphères explosives, des modèles de conception spécifiques à faible consommation ont été développés pour garantir la sécurité opérationnelle.
Les caractéristiques d’interaction non électromagnétique de ces technologies réduisent encore davantage les risques de sécurité dans les environnements complexes, ce qui les rend idéales pour une variété d’applications industrielles.
Estimation de la température et plage d'application
Grâce à la technologie de détection de température distribuée, les entreprises ont réussi à mettre en œuvre des applications dans la production de pétrole et de gaz, la surveillance des canaux de transmission d'énergie et la détection d'incendie dans les tunnels et les installations industrielles. Plus important encore, cette technologie peut également être appliquée à la surveillance de l’environnement, de la température des cours d’eau à la détection des sources d’eau souterraine, et même à la configuration de la température dans les systèmes d’échange de chaleur, démontrant ainsi son ampleur et sa flexibilité.
L’application de la technologie de détection de température distribuée favorise non seulement le développement industriel, mais offre également de nouvelles possibilités en matière de protection de l’environnement et de gestion des ressources.
Ces progrès technologiques ont non seulement modifié le fonctionnement de l'industrie, mais ont également entraîné une demande pour une résolution plus élevée et une plage de mesure plus longue. Cela favorisera-t-il également de nouvelles innovations dans la technologie de mesure de la température à l'avenir ?
