 | Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. |
 | В этой статье не хватает ссылок на источники информации. |
Определение
Волоконно-оптический датчик — небольшое по размерам устройство, в котором оптическое волокно используется как в качестве линии передачи данных, так и в качестве чувствительного элемента, способного детектировать изменения различных величин.
Элементы, используемые в волоконно-оптических датчиках, являются абсолютно пассивными по отношению к электричеству, что позволяет применять их в различных отраслях[1].
Преимущества
Датчики на оптическом волокне, обладают целым рядом преимуществ:
- возможность мультиплексирования
- дистанционные измерения
- устойчивость к электромагнитным помехам
- отсутствие электричества в точке измерения
- долговременная стабильность
Принципы работы
Точечные датчики
Чувствительным элементом точечных волоконно-оптических датчиков являются волоконные брэгговские решетки. Волоконная брэгговская решетка представляет из себя селектирующее зеркало. Это значит, что если завести в оптоволокно излучение от широкополосного источника, то обратно отразится свет с очень узкой спектральной полосой с центром на длине волны Брэгга. Оставшийся свет продолжит идти в оптоволокне без каких-либо потерь. Длина волны Брэгга определяется периодом решетки и показателем преломления сердцевины.
Технология волоконных брэгговских решеток позволяет размещать множество датчиков в одной оптоволоконной линии и производить абсолютные измерения без калибровки. Эти уникальные особенности делают данную технологию наиболее подходящим и надежным решением для продолжительного мониторинга.
Распределенные датчики
Распределенный датчик температуры (distributed temperature sensor) состоит из двух частей — опросного устройства с лазерным источником и оптоволоконного измерительного кабеля. Данная система способна производить измерение температуры на большие расстояния. Принцип работы системы распределенного датчика заключается в следующем: опросное устройство испускает лазерный импульс длительностью 10 нс, который претерпевает обратное рассеивание в каждой точке оптоволоконного кабеля. Анализ спектра обратного рассеивания позволяет определить температуру каждой точки волоконно-оптического кабеля.[2]
Аналогично устроен распределённый акустический датчик (distributed acoustic sensor) — когерентный рефлектометр, только анализируется в нём не изменения спектра, а колебания интенсивности рассеянного излучения. По параметрам этих флуктуаций можно судить о вызвавшем данную акустическую волну источнике. Прибор используется как система мониторинга протяжённых объектов, а также для составления акустических сечений скважин.
Классификация датчиков
Точечные датчики
Существуют точечные датчики различных величин:
- деформации
- температуры
- давления
- вибрации
- угла наклона
- линейных перемещений
Распределенные датчики
Существуют распределенные датчики таких величин как:
- температуры
- деформации
Применения
Благодаря своим уникальным характеристикам, оптоволоконные датчики на основе брэгговских решеток нашли своё применение во многих областях, таких как строительство и геотехника, аэрокосмическая, энергетическая и нефтегазовая промышленность.
Системы мониторинга, основанные на данной технологии, экономически эффективны при использовании на крупномасштабных объектах — там, где необходима установка сотен датчиков для продолжительных измерений различных физических параметров. Волоконные брэгговские решетки также являются самым надёжным решением при работе с агрессивными средами, где датчики находятся в экстремальных условиях.
| Отрасль | Применение ВОД |
|---|---|
| Горнодобывающая отрасль |
|
| Нефтяная отрасль |
|
| Газовая отрасль |
|
| Гидроэнергетика |
|
| Электроэнергетика |
|
| Строительство и ЖКХ |
|
| Авиация и космос |
|
Примечания
- ↑ Э. Удд. Волоконно-оптические датчики / под ред.Э. Удда. — М.: Техносфера, 2008. — С. 17. — ISBN 978-5-94836-191-8.
- ↑ Yokogawa Electric Corp. Распределённый датчик для контроля температуры в нефтяных и газовых скважинах на расстоянии до 6 км.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .