分布式光纖傳感器的類型有哪些

在光纖溫度、應(yīng)變測量領(lǐng)域，光纖布里淵光時域分析儀(BOTDA)、光纖布里淵光時域反射儀(BOTDR)、拉曼光纖傳感器(DTS)是三種主要的分布式光纖傳感器，三者各有優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案。

分布式光纖傳感技術(shù)作為新型傳感器，具有大容量、長距離、高精度、抗干擾等先天優(yōu)勢，近年來發(fā)展迅速。其中，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(DTS)是商用化最成功的代表，它是基于溫度敏感效應(yīng)(溫度差異)實(shí)現(xiàn)對線性資產(chǎn)(如電纜、隧道、管道)的分布式監(jiān)測，在火災(zāi)監(jiān)測、高溫液體泄漏和高壓氣體泄漏等應(yīng)用場景發(fā)揮作用。

分布式光纖溫度傳感器是先進(jìn)的溫度傳感器，利用拉曼散射效應(yīng)和 OTDR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對敏感光纖所處溫度場的分布式測量，具有靈敏度高、抗電磁干擾、本質(zhì)安全、重量輕、壽命長、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于電力電纜、地鐵隧道、煤礦巷道、石油儲罐、大型建筑結(jié)構(gòu)的溫度監(jiān)控和火災(zāi)報(bào)警。

隨著分布式光纖溫度監(jiān)測(DTS)和分布式光纖聲音監(jiān)測(DAS)技術(shù)的發(fā)展，為各個方面不同環(huán)境下的分布式實(shí)時監(jiān)測提供了一種重要手段。DTS技術(shù)的主要原理是利用光纖的反射原理和光纖的反向Roman散射的溫度敏感性，依靠光在光纖中傳播時與光纖介質(zhì)周圍溫度變化的定量關(guān)系來確定光纖介質(zhì)所在位置處的溫度。DAS技術(shù)的主要原理是利用相干光時域反射測量的原理，將相干短脈沖激光注入到光纖中，當(dāng)有外界振動作用于光纖上時，由于彈光效應(yīng)，會微小地改變纖芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致背向瑞利散射信號的變化，使得接收到的反射光強(qiáng)發(fā)生變化，通過檢測井下事件前后的瑞利散射光信號的強(qiáng)度變化，即可探測并精確定位正在發(fā)生的井下流體流動事件，從而實(shí)現(xiàn)井下生產(chǎn)動態(tài)的實(shí)時監(jiān)測。由于光纖具有抗電磁干擾、耐腐蝕、實(shí)時性好等特點(diǎn)，使得其在井下生產(chǎn)動態(tài)實(shí)時監(jiān)測方面具有更大的優(yōu)越性。

當(dāng)供熱管道的管壁變薄、接頭斷裂或保溫層損壞后，會使得局部管段的溫度異常，感溫光纖及DTS傳感器能及時捕獲這些異常，并在溫度分布曲線上顯示出來。通過設(shè)置在遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的可以分析與提取出異常點(diǎn)的位置及溫度偏差，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。當(dāng)管道附近出現(xiàn)人工 / 機(jī)械挖掘、垂直及水平機(jī)械鉆孔、大型車輛或機(jī)械設(shè)備在管道上方經(jīng)過等有可能導(dǎo)致破壞的機(jī)械挖掘等事件發(fā)生時，地表受到一個瞬時的激勵，產(chǎn)生地震波并向遠(yuǎn)處傳播，震動信號隨傳播到達(dá)管道附近的振動監(jiān)測光纖，通過 DAS 傳感器實(shí)時監(jiān)測這些振動信號并通過對信號的分析進(jìn)行選擇報(bào)警，并且精確定位事件源位置。