Solteiro

Aug 06, 2023

14 de julho de 2023

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pelo Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecânica Fina e Física de Changchun, CAS

O monitoramento em tempo real de instalações, especialmente de grandes instalações (como sistemas de trânsito ferroviário, grandes pontes e edifícios), pode fornecer informações sobre o ambiente circundante e permitir a avaliação de suas condições de saúde, o que é essencial para estabelecer o conceito atual de cidades inteligentes baseadas na Internet das Coisas.

Como uma técnica precisa de monitoramento em tempo real, os sistemas de detecção de fibra óptica distribuída (DFOS), que exigem medições simultâneas de longa distância ao longo de uma fibra de detecção, são muito procurados em diversas aplicações industriais. Porém, a maioria dos sistemas DFOS só consegue medir um único tipo de parâmetro, o que limita o uso em aplicações. Além disso, combinar diferentes sistemas DFOS é complexo e caro.

Em um novo artigo publicado na Light: Advanced Manufacturing, uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Xinyu Fan da Universidade Shanghai Jiao Tong, na China, propôs um sistema DFOS híbrido simplificado para medir simultaneamente multiparâmetros ao longo da fibra de detecção. Eles usaram uma fibra monomodo normal como sensor para obter informações de temperatura, deformação e vibração da fibra óptica com comprimento de vários quilômetros.

Eles integraram três esquemas usando diferentes ondas de luz retroespalhadas e simplificaram os sistemas híbridos. O sistema híbrido proposto requer apenas uma fonte de luz, duas extremidades receptoras e um único acesso da fibra para lançamento da onda luminosa, o que reduz bastante a complexidade de aplicação. Como tal, o sistema híbrido simplificado pode ser utilizado no monitoramento em tempo real de grandes estruturas, controle automatizado e segurança perimetral. A técnica pode ser uma ferramenta poderosa para promover a construção de cidades inteligentes.

Entre os diferentes sistemas DFOS está uma técnica que usa retroespalhamento Rayleigh conhecida como reflectometria óptica no domínio do tempo sensível à fase (φ-OTDR), que é usada para medir parâmetros dinâmicos como vibração.

A análise óptica de domínio de tempo de Brillouin (BOTDA) baseada no espalhamento de Brillouin estimulado é usada para medir temperatura e deformações estáticas com alta relação sinal-ruído. O espalhamento Raman pode ser usado na reflectometria óptica Raman no domínio do tempo (ROTDR) para medir a temperatura distribuída sem ser perturbado pela deformação, pois é sensível apenas à temperatura.

O sistema DFOS híbrido integra os três esquemas de espalhamento diferentes. O espalhamento Rayleigh é usado para detecção de vibração e também atua como sonda do processo de espalhamento Brillouin para realizar medições de temperatura e deformação. O espalhamento Raman é usado para superar a sensibilidade cruzada temperatura-deformação. A modulação por código de pulso é empregada para separar o espalhamento Raman de dois pulsos com frequências ópticas muito próximas. Desta forma, um sistema DFOS híbrido simplificado de extremidade única funciona com sucesso para medição simultânea de múltiplos parâmetros.

O sistema híbrido mostra sua capacidade de medir temperatura, deformação e vibração ao longo de uma fibra monomodo de 9 quilômetros de comprimento, com uma precisão de medição favorável.

Mais Informações: Linjing Huang et al, sistema de detecção de fibra óptica distribuída Rayleigh Brillouin e Raman híbrido de extremidade única, Light: Advanced Manufacturing (2023). DOI: 10.37188/lam.2023.016

Fornecido por Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecânica Fina e Física de Changchun, CAS