分布式光纤传感技术的分类
一分布式光纤传感监测系统原理
光的传播有一种叫做闪射现象。
闪射:当光束通过不均匀媒质时,部分光束将偏离原来方向而分散传播,从侧向也可以看到光的现象,叫做光的散射。
然后光的散射可以分成弹性散射跟非弹性散射。
弹性闪射主要有瑞利散射和米氏散射;非弹性散射包括布里渊散射,拉曼散射,康普顿散射等。
而分布式光纤传感监测系统,是采用不同的散射实现的,有基于拉曼光谱(Raman spectra),布里渊散射,瑞利散射等。
二分布式光纤传感监测系统分类
分布式光纤有几种类型,经常看到的有DTS分布式光纤测温、DVS分布式光纤、DAS分布式光纤声波监测系统。
1. DVS防区型
是通过划分防区进行监测的,而且当某个位置入侵后不能准确定位到具体位置,只能知道在某个防区,所以划分防区就很重要。
我们一般建议是50m-200m 一个防区,总防区一般为16个以内。
这样就能快速的定位到入侵位置(因为距离比较短)。
主要用在一些建筑的周届安防上,而且安装比较复杂,不能应用于长距离传输,价格不贵,当长距离定位型的DVS 价格降下来后,防区型的DVS慢慢没有优势了。
2. 分布式光纤振动传感系统(DVS)
根据振动进行测量的,基于瑞利后向干涉;定位精度,跟监测距离长度是2个比较重要的指标;目前国内领先水平是40km左右,定位精度在5米这样,再高的距离到50KM,60KM,相比于防区型,DVS能够准确的定位出入侵位置,所以定位精度很重要。
目前该系统功能完善,可提供用户需要的功能。
可视化报警显示:提供形象的可视化显示界面,通过图形组态模块将光纤位置映射到图像上,一旦某点发生入侵事故,报警信息直接显示在图像上,形象直观。
振动曲线显示:系统可以实时显示整个光缆的振动信号分布曲线,当某处振动信号应变异常时,通过曲线可以显示该处实时信息
分区/ 分级事件报警:提供多种灵活的报警方式,报警参数可以分级、分区域设置。
历史统计分析:提供历史振动数据统计分析功能,包括:
a. 某时刻光缆不同位置的振动分布曲线
b. 某时段光缆某点的振动变化曲线
3. 分布式光纤声波监测系统(DAS)
该系统检测声音,原理是基于振动测量;跟DVS的区别是DAS相位解调,能线性还原声音,DVS没有相位调解,无法还原声音;在能源,石油,燃气管道等等场景中开始使用。
DAS系统需要相干探测,所以探测部分需要使用到平衡光电探测器。
想快速搭建分布式光纤声波监测系统,可以采用DAS的一体化模块,配上一张高速的采集卡即可。
DAS一体化模块从软件开发角度看,DAS相比DVS 要复杂,因为数据量大,解调复杂。
现场声音监听与还原:系统能够精准地还原光缆周围事件声音信息。
振波分析能力高。
分析精度高。
人工智能分析:系统具有人工智能分析功能,在音频分析部分,可以自动过滤事前规定的白名单事件,例如刮风、下雨、火车经过、汽车经过、打雷等等干扰信号。
出现异常事件,立即告警,并明确标示出具体位置。
目前已建立绝大多数预警事件模型,事件识别的准确率可达到99%。
多声道侦听,互不干扰:还原该段光缆所处环境的音频,且各个声音信道互不干扰。
卫星地图预警管理系统:结合地理信息系统GIS,采用二维的卫星图作为用户的展示页面。
一张图清晰明了,地理位置便于记忆与口述。
精确位置报警:根据客户需求可精确定位
断纤定位系统:通过对光纤内反射光的实时监测,可以精确定位断纤的具体位置,有助于在光缆被人工破坏、意外施工破坏后,迅速确定断纤的位置,减少事故带来的损失。
4. 分布式光纤测温系统(DTS)
该系统主要用于监测温度,单独DTS一般是基于拉曼的;也有基于布里渊
的BOTDR,可以同时测温和应力,现场需要2根光纤,一根测温,一根测应力,但是造价非常高,贵的价格能到百万级别。
BOTDR系统需要用到高速的光电探
测器。
分布式光纤测温系统可以直接应用在电缆隧道、石油管道等长距离的温度监测。
完全分布式:DTS分布式光纤测温能在几秒内检测整条光纤沿线完整的分布温度,无遗漏。
长距离监测:分布式光纤测温系统可以监测的距离长达30KM,可定制更长距离的测温。
抗干扰强:测温光纤由石英构成,电气绝缘,不受任何电磁干扰,也不发射电磁波,特别适合各种复杂环境、强电环境。
本征安全:感温元件为测温光纤,内部传输的光信号的平均功率为微瓦级;本质安全。
精确定位:定位精度达到±1M。
快速响应:高灵敏度,反应迅速,单通道扫描时间短。
安装方便:分析仪安装简单,布置灵活。
5. 光纤光栅(FBG)
光纤光栅,在光纤里面刻蚀的光滤波器,可以滤出特定频率的光。
一般工程应用是,一个多通道FBG解调模块,后面接FBG光纤传感器,测温度,测应力等等;比较成熟,缺点就是成本有点高,如果能把成本降下来FBG的应用市场还是挺多的。