<р>
С развитием технологий распределенные системы измерения температуры (DTS) становятся все более важным инструментом в промышленных приложениях. Эти системы используют оптоволокно в качестве линейного датчика для измерения температуры и способны обеспечивать расстояние измерения до 30 километров и точность до ±1°C, что делает их ключевыми в различных отраслях промышленности.
Распределенная система измерения температуры может получать непрерывные профили температуры посредством измерения оптического волокна, а не только двухточечных измерений.
Принцип измерения: эффект Рамана
<р>
В основе системы DTS лежит явление комбинационного рассеяния света. Когда волокно подвергается тепловым изменениям, это вызывает локальные изменения показателя преломления внутри волокна. Эти изменения, в свою очередь, вызывают неупругое рассеяние света, известное как комбинационное рассеяние. Тепловая энергия в оптических волокнах существует в виде колебаний молекул или решетки, и эти высокочастотные (10 ТГц) молекулярные колебания играют решающую роль в комбинационном рассеянии света.
Свет после комбинационного рассеяния света производит спектральный сдвиг по сравнению с падающим светом, и этот сдвиг является индикатором температуры.
Технические принципы: технология OTDR и OFDR
<р>
В технологии распределенного зондирования двумя основными принципами измерения являются OTDR (оптическая рефлектометрия во временной области) и OFDR (оптическая рефлектометрия в частотной области). Использование технологии OTDR позволяет определять местонахождение температурных явлений путем анализа обратно рассеянного света, в то время как технология OFDR использует более сложные измерения частоты для выполнения точного профилирования температуры.
Суть этих технологий заключается в использовании обратного рассеяния света для расчета изменений температуры.
Системная интеграция и проектирование оптоволокна
<р>
Конструкция системы DTS включает в себя такие компоненты, как лазерный источник, генератор импульсов и приемный блок, а в качестве датчиков использует стандартные телекоммуникационные оптические волокна. Такая конструкция не только снижает затраты, но и повышает гибкость установки. Поскольку само оптическое волокно не имеет движущихся частей, срок его службы может превышать 30 лет, что еще больше снижает затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.
Аспекты безопасности и эксплуатации
<р>
При использовании оптических систем DTS необходимо учитывать требования лазерной безопасности. Во многих системах используются лазеры малой мощности для обеспечения высокой безопасности, в то время как некоторые системы более высокой мощности требуют обслуживания сертифицированного специалиста по безопасности. Такие конструктивные соображения позволяют безопасно использовать DTS в опасных зонах.
Поля приложения
<р>
Распределенное измерение температуры имеет широкий спектр применений, включая разведку нефти и газа, мониторинг промышленных пожаров и мониторинг окружающей среды. Будь то подземный мониторинг на нефтяных месторождениях или обнаружение пожара в туннелях, системы DTS обеспечивают беспрецедентные преимущества.
В последнее время системы DTS также используются для мониторинга окружающей среды, например, для измерения температуры потока воды и обнаружения источников подземных вод.
<р>
Таким образом, технология распределенного измерения температуры приобретает ценность в различных отраслях благодаря своим эффективным и точным характеристикам. Но по мере углубления осведомленности об изменениях окружающей среды, как эта технология будет развиваться и влиять на нашу жизнь в будущем?