DVS DAS DTS分布式光纖傳感監測系統原理

 

DAS分布式光纖是什么? DAS分布式光纖原理

基于光纖的分布式聲波傳感器（DAS）是一種利用光纖中的后向瑞利散射（RBS）來定位和恢復光纖鏈路上的任意位置處機械振動信息（振幅、相位和頻率）的技術 。由于機械振動通常能夠在介質中傳播很遠，DAS 能夠檢測遠離光纖的事件；基于光纖的低損耗特性，傳感光纖的長度可達數千米至上百千米，因此 DAS 系統的探測覆蓋范圍非常廣；DAS 的振動檢測帶寬可高達數十千赫茲，可以包含待測事件的豐富信息 ；傳感光纜具有本征安全、抗電磁干擾、耐惡劣環境等優勢。這些優點使得 DAS 在周界圍欄安防、管道安全監測、井下資源勘探等長距離應用領域中有著巨大的應用潛力，并且其應用領域仍在不斷拓展中。

 

DTS分布式光纖電纜測溫 DTS分布式光纖測溫原理

DTS 裝置多采用光時域或頻域反射技術原理對線型測溫光纜中不同點的溫度進行計算, 從而反映出電纜的實時運行溫度, 由測溫光纜、 測溫主機及監測后臺等部分組成。由于反射光對于溫度變化較為敏感, 測溫光纜感知溫度的同時能將沿著測溫光纜反射回的光信號傳遞回測溫主機, 經過光電轉換、 放大、濾波和去噪等處理后, 即可利用光時域反射原理計算出溫度點位置和溫度值, 最終得出測溫光纜覆蓋范圍內的實時溫度場。 對于電力工業而言, 近年來隨著檢測技術的不斷進步, 各類DTS 在線監測系統已廣泛興起。

DTS 系統多是基于光纖拉曼散射和光時域反射原理來進行溫度測量的。 在光纖中注入一定能量和寬度的激光脈沖信號, 其在光纖中傳輸所產生的散射信號是連續的, 通過獲取背向拉曼散射光波強度與入射光脈沖信號之間的時間間隔, 解調出散射點的溫度變化和位置信息, 即可獲得整條光纖的溫度分布情況。 由于背向拉曼散射光波強度微弱, 因此需要采用高頻信號采集和微信號處理技術, 經光學濾波、光電轉換、 放大和模數轉換等處理單元后, 由信號處理器解調出光纖各測溫點的溫度值, 并將采集的溫度數據傳送到計算機系統進行數據處理, 展示出各測溫點的溫度值和變化狀態,實現電纜溫度的實時監測和預警。

 

DVS分布式光纖振動監測系統原理

DVS 系統基于相位敏感光時域反射（Phase-Sensitive Optical Time-Domain Reflectometer, Φ-OTDR）技術實現其系統功能，基本原理是振動信號引起傳感光纖內的后向瑞利散射光相位改變，進而由此解調出振動信號的相位信息。其中，基于光時域反射技術，可通過獲取的幅值信息實現振動信號的定位；而相位信息真實反映了振動信號的頻域變化信息，通過相位解調，可進一步得到振動信號的其它特征，如瞬時頻率、瞬時能量等。