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A fantástica jornada da dispersão Raman: como a luz revela o calor oculto?
Com o avanço da tecnologia, os sistemas distribuídos de detecção de temperatura (DTS) estão se tornando cada vez mais uma ferramenta importante em aplicações industriais. Esses sistemas utilizam fibra óptica como sensor linear para medir temperatura e são capazes de fornecer distâncias de medição de até 30 quilômetros e precisão de até ±1°C, fazendo com que desempenhem um papel fundamental em uma variedade de indústrias.
O sistema distribuído de detecção de temperatura pode obter perfis contínuos de temperatura por meio de medição de fibra óptica, não apenas medições ponto a ponto.
Princípio de medição: efeito Raman
O núcleo do sistema DTS reside no fenômeno do espalhamento Raman. Quando uma fibra é submetida a alterações térmicas, isso provoca alterações locais no índice de refração dentro da fibra. Essas mudanças, por sua vez, desencadeiam a dispersão inelástica da luz, conhecida como dispersão Raman. A energia térmica nas fibras ópticas existe na forma de vibrações moleculares ou de rede, e essas vibrações moleculares de alta frequência (10 THz) desempenham um papel decisivo no espalhamento Raman.
A luz após o espalhamento Raman produz uma mudança espectral em comparação com a luz incidente, e esta mudança é um indicador de temperatura.
Princípios técnicos: tecnologia OTDR e OFDR
Na tecnologia de detecção distribuída, OTDR (refletometria óptica no domínio do tempo) e OFDR (refletometria óptica no domínio da frequência) são dois princípios básicos de medição. O uso da tecnologia OTDR torna possível localizar eventos de temperatura analisando a luz retroespalhada, enquanto a tecnologia OFDR utiliza medições de frequência mais complexas para realizar perfis de temperatura precisos.
O núcleo dessas tecnologias é usar a dispersão da luz de volta para calcular as mudanças de temperatura.
Integração de sistemas e design de fibra óptica
O projeto do sistema DTS inclui componentes como fonte de laser, gerador de pulso e unidade receptora, e usa fibras ópticas de telecomunicações padrão como sensores. Este design não apenas reduz custos, mas também aumenta a flexibilidade de instalação. Como a fibra óptica em si não possui partes móveis, sua vida útil pode ultrapassar 30 anos, reduzindo ainda mais os custos de manutenção e operação.
Considerações operacionais e de segurança
Os requisitos de segurança do laser devem ser considerados ao usar sistemas DTS ópticos. Muitos sistemas utilizam lasers de baixa potência para maior segurança, enquanto alguns sistemas de maior potência requerem operação por um responsável de segurança certificado. Tais considerações de projeto permitem que o DTS seja usado com segurança em áreas perigosas.
Campos de aplicação
O sensoriamento distribuído de temperatura tem uma ampla gama de aplicações, incluindo exploração de petróleo e gás, monitoramento de incêndios industriais e monitoramento ambiental. Seja no monitoramento subterrâneo em campos petrolíferos ou na detecção de incêndios em túneis, os sistemas DTS oferecem vantagens incomparáveis.
Recentemente, os sistemas DTS também têm sido usados no monitoramento ambiental, como temperatura do fluxo de água e detecção de fontes de água subterrânea.
Em resumo, a tecnologia de detecção de temperatura distribuída está agregando valor em vários setores devido às suas características eficientes e precisas. Mas à medida que se aprofunda a consciência das mudanças ambientais, como é que esta tecnologia se desenvolverá e afetará as nossas vidas no futuro?
