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LIOS TECHNOLOGY
Measuring Principle - OFDR Technology

测量原理--光频域反射技术

LIOS技术有限公司所开发的分布式温度传感设备(DTS)都使用光频域反射(OFDR)方法。如果被检测到的回波信号在整个测量时间段内被测算为复杂的频率函数,且满足傅里叶变换时,光频域反射系统(OFDR)才将提供局部光纤的信息。

光频域反射技术带来的基本优势在于激光发射的准连续播模式以及光散射回来信号的窄带侦测,以此实现更高的信噪比,相对于传统的脉冲技术(OTDR)来说。此项技术优势使得不昂贵的半导体激光二极管和信号电子零件的运用成为可能。这些可以抵消了拉曼散射光在技术上困难的测量方法和相对复杂的信号处理方法,由于快速傅里叶变换(FFT)计算方法对电子元件的线性度要求较高。

光频域反射已经发展成为一个可以测量长度仅为几毫米尺寸的光学波导的表征的高分辨率测量方法。然而,LIOS技术有限公司将其率先运用于拉曼散射测量方式中。

分布式温度测量 系统包含一个控制器(频率生成器,激光源,光学模块,高频混频器,接收器和微型处理器单元)以及作为线状温度传感器的石英玻璃纤维(光纤)。

该设计为三通道,因为除了两条测量通道(反斯托克斯和斯托克斯)之外,还需要另一条参考通道。对应于光频域反射(OFDR)系统,在高频调制器的帮助下,激光的输出功率在测量时间内从千赫兹开始直到兆赫兹,整体频率成窦状。由此产生的频移是对反射区域分辨率的直接测量。通过光学模块,频率调制激光被连接到光纤传感器。

不断发射出的拉曼散射光在光模块中不断被光谱过滤,并通过光探测器转化为电子信号。然后测量信号在低频范围内被放大和混合。傅里叶变换的平均低频信号生成两条拉曼散射曲线。这些散射曲线的幅值和被观测位置的拉曼散射强度成正比。感应管道光纤的温度则可通过两条测量通道的幅度比得出。 

高可靠性和工业实力
光频域反射技术(OFDR)通过经过电信行业验证的光学元件,使得精密光纤温度监测的价格更为适中。

所使用的光源是一个现代化且持久的半导体激光二极管,用来取代常用于传统拉曼脉冲技术(OTDR)系统中的相对复杂的固态激光器。

半导体激光二极管已经通过严格的型式试验,符合Telcordia GR- 468可靠性测试标准,并符合电信标准,即至少能使用25年以上。不仅是激光二极管已经通过测试,各个独立的国际机构对整个系统进行了综合评估(比如德国 VdS,德国财产保险联合会),包括其中包括电磁干扰测试以及在加速老化环境下的使用寿命测试。

整个传感器沿线的空间分辨率保持一致
光频域反射(OFDR)的原理确保了远距离温度测量时仍能达到精度1米,甚至50厘米的空间分辨率。

光频域反射技术(OFDR)所测算得出的整个传感器沿线的空间分辨率能保持一致,这样就确保能在早期发现和测量非典型的热点,即使是在很远距离之外。

相比于光频域反射技术(OFDR),其他的测量原理对色散效应比较敏感,因此在远距离测量时空间分辨率增大(比如激光脉冲原理,脉冲技术);一言以蔽之,脉冲测量法的热点敏感度随着距离越来越低。