I det här diagrammet representerar de röda orden delsystemen. De svarta orden representerar optimeringsschemat för temperaturmätningsnoggrannhet, de blå orden representerar optimeringsschemat för avkänning av avstånd och rumslig upplösning, de gröna orden representerar avkänningsdemoduleringsschemat med dubbla parametrar, de lila orden representerar den teoretiska eller tekniska flaskhalsen i systemet . Kredit:Jian Li och Mingjiang Zhang
Raman distribuerad optisk fiberavkänning har visat sig vara ett moget och mångsidigt system som ger stor flexibilitet och effektivitet för distribuerad temperaturmätning av ett brett spektrum av tekniska tillämpningar. De senaste decennierna har bevittnat dess snabba utveckling och omfattande tillämpbarhet, allt från vetenskaplig forskning till industriell tillverkning.
För att tillfredsställa kraven för olika tekniska applikationer, utförde forskare några studier med huvudsyftet att utveckla högpresterande Raman-distribuerad optisk fiberavkänning, och utforskade olika nya teorier och lösningar för att förbättra systemets prestanda. Det här kapitlet introducerar och sammanfattar prestandaoptimeringen av avkänningssystemen med hänsyn till fyra aspekter:temperaturmätningsnoggrannhet, avkänningsavstånd, rumslig upplösning och multiparameterövervakning. Illustrationen ovan visar demoduleringsscheman för prestandaförbättring av distribuerad optisk fiberavkänning. Dess undersystem består huvudsakligen av demodulations- och avkänningssystemet och det optiska källsystemet. Anslutningslinjerna representerar den teoretiska eller tekniska förbättringen av schemat baserat på ovanstående nyckelkomponenter.
Temperaturmätningsnoggrannheten är det viktigaste avkänningsindexet för systemet, som anger avvikelsen mellan den uppmätta temperaturen från det faktiska temperaturvärdet. Den kan bestämmas av standardavvikelsen eller osäkerheten för den uppmätta temperaturen. De viktigaste faktorerna som påverkar systemets temperaturmätningsnoggrannhet inkluderar:(1) den optiska dämpningsskillnaden mellan Raman Stokes anti-Stokes signaler, (2) begränsningen av SNR, (3) demodulationsavvikelsen för Raman transmissionsekvationen, och (4) principen för optisk tidsdomänreflektion som gör att temperatursignalen i den rumsliga skalan för pulsbredden komprimeras till en punkt. Temperatursignalen som detekteras vid denna punkt är mindre än den faktiska temperaturen. I det här fallet föreslog og demonstrerade forskare en mängd avancerade temperaturdemoduleringsprogram för att förbättra temperaturnoggrannheten.
Rumslig upplösning och avkänningsavstånd är också nyckelindikatorerna för den effektiva känsligheten hos Raman-distribuerade optiska fiberavkänningssystem. Den rumsliga upplösningen definieras som det minsta avstånd som det optiska fiberavkänningssystemet kan skilja mellan två angränsande punkter. En flaskhals ligger i att balansera avkänningsavståndet med den rumsliga upplösningen. Att minska pulsbredden kan optimera systemets rumsliga upplösning, men det försämrar systemets avkänningsavstånd. För att optimera systemets avkänningsavstånd och rumsliga upplösningsprestanda har forskare föreslagit många avancerade lösningar.
För närvarande, inom området modern industriell övervakning, finns det en stark efterfrågan på samarbetsdetektion med dubbla parametrar eller till och med flera parametrar. Tyvärr är traditionell Raman-distribuerad optisk fiberavkänning en enparameterdetektionsteknologi baserad på Raman-spridning, som inte kan uppfylla dessa krav. I det här fallet blir utvecklingen av ett detekteringsschema med dubbla parametrar baserat på en enda optisk fiber ett viktigt tekniskt problem för Raman-distributerad optisk fiberavkänning. I syfte att lösa de ovan nämnda problemen har forskare föreslagit en mängd avancerade lösningar.
Forskningen publicerades i Light:Science &Applications + Utforska vidare
