分布式温度光纤传感器的研制与开发

分布式光纤传感器是一门具有重大价值的新兴技术 ,从其理论依据入手 ,全面介绍了该系统软硬件的实现过程 ,并对实验结果以及一些为了减小误差采用的新措施进行了对比分析。

波兰瑞兹恩斯基大桥新增分布式光纤传感器

波兰瑞兹恩斯基大桥(Redziński Bridge,见图1)2011年8月通车,是弗罗茨瓦夫市绕城公路上最大的桥梁,采用跨径布置(50+256+256+50)m的半飘浮体系独塔斜拉桥跨越奥德拉河。该桥分左、右两幅,单幅桥宽9.24 m,斜拉索采用标准抗拉强度1860 MPa的钢绞线斜拉索,共160根,索长67~265 m。桥塔为H形混凝土塔,高122 m,下塔柱内倾以减小基础尺寸。混凝土承台平面尺寸67.4 m×28 m,基础采用160根Φ1.5 m钢筋混凝土钻孔桩,桩长18 m。桥塔下横梁采用预应力混凝土结构,截面为矩形,高2.5 m、宽4 m。

分布式光纤传感器在后处理厂中的应用综述

文章对分布式光纤传感器(DFOS)的基本原理、分类及其在后处理厂中的潜在应用场景进行了介绍。通过分析基于瑞利散射的光频域反射技术、基于拉曼散射的光时域反射技术和基于布里渊散射的光时域反射技术的特点和优势,展示了分布式光纤传感器在后处理厂中实时监测温度分布、机器振动振幅、长结构应力分布等物理量方面的应用潜力。同时,也探讨了DFOS技术的国内外应用现状,指出了现有技术的挑战和未来的改进方向,以期提高后处理厂的监测水平,保障人员和设备的安全,促进分布式光纤传感技术在地震监测、环境监测等领域的应用发展。

超深水基岩潜山储层分布式光纤温度试井方法

超深水永乐X区潜山气藏具有储层非均质强、纵向岩性组合多样的特征,传统生产测井技术在落实储层产出特征时存在局限性。采用分布式光纤测温技术测试获得了YL1井产能测试生产层段的温度数据,结合渗流力学和流体力学理论,建立了气藏渗流和井筒管流温度—压力场双耦合模型,计算了气井产出剖面变化引起的温度响应特征。采用Levenberg Marquart(LM)反演算法实现了YL1气井产出剖面定量解释分析。研究结果表明,气井多层测试时高渗层对应井筒温度下降斜率大,温度变化速度快,温降大,通过温度剖面可以作为判断高渗地层、裂缝或非产层产出贡献;利用建立的分布式光纤温度产出剖面解释方法,定量评价获得了砂砾质风化带、风化裂缝带和内幕裂缝带产出贡献,解释结果与录井气测率具有正相关性,且与地质认识吻合,证明了解释理论的可靠性。研究结果对分布式光纤温度监测多层气藏产出剖面技术的推广具有重要理论及应用价值。

基于ROTDR分布式光纤传感的机房温度监测系统设计

机房服务器持续在密闭、狭窄、无人的工作环境下运行,伴随着设备升温及散热条件等限制,容易造成温度过高出现故障、烧坏,甚至起火引发事故。目前,传统的机房温度监测方法限于电学方法、红外热成像探测法、光纤光栅测量法,较少涉及高精度、连续性测量方式。笔者采用在服务器机体表面引入光纤的方案,设计并搭建用于机房测温的ROTDR分布式光纤传感系统,实现集成化直接测量。该系统具有精度高、稳定性强和响应时间快的优点,为机房温度安全监测和故障预警提供了可靠的理论依据。

分布式光纤光栅电缆温度传感器的性能研究

[目的 ]分析分布式光纤光栅电缆温度传感器(DTS)工作原理,对其性能进行测试,为电力系统中DTS优化设计提供参考。[方法 ]研究选择市场上通用的DTS系统,对其进行空间分辨率、温度精度、定位精度、响应性能检测。[结果 ]DTS空间分辨率、温度精度均符合检测要求,定位精度高,且响应速度快,能够满足电力系统电缆温度状态在线监测需求。

基于分布式光纤测温装置的储能站温度监测系统设计

该文设计了一种基于分布式光纤测温装置的储能站温度监测系统,该系统以分布式光纤测温技术为核心,实现对储能站内部温度的高精度、实时监测。首先,介绍了分布式光纤测温技术的基本原理和优势,详细阐述了基于光纤拉曼散射的测温装置工作原理和关键技术。接着,对储能站温度监测需求进行分析,提出基于光纤拉曼散射的测温装置硬件架构和储能站温度监测系统的整体设计方案。最后,对未来技术发展及应用前景进行展望。

冻融条件下路基温度场和湿度场分布式感知试验

搭建土体冻融多物理场感知室内试验装置,布设传统点式传感器和分布式光纤,对土体冻融过程中路基温度场、湿度场和变形情况开展试验监测,探究单端冻结、双端融化条件下土体温度场和湿度场的分布式感知特征,验证主动加热分布式光纤技术的监测效果。试验结果表明,-15℃单端冻结条件下,土体冻结过程按降温速率分为快速冷却、逐步降温、稳定平衡三阶段,冻结锋面逐渐下移,最大冻深约占土柱高度的35%。孔隙水受冻胀迁移力影响向冻结锋面移动,引起冻融前后土体湿度场重分布,并导致土体冻胀变形,变形量为土体最大冻深的7.8%~10.9%。分布式光纤可准确得到冻融过程中土体温度场、湿度场变化特征,识别土体内冻结区域范围,温度、湿度监测拟合优度R2分别达0.98和0.94。

基于拉丝塔光纤光栅的准分布式温盐传感器

提出了一种基于拉丝塔光纤光栅(DTG)的准分布式温盐传感器,可以同时测量海水的温度和盐度。该传感器由多个聚酰亚胺(PI)涂敷DTG和无涂敷DTG串联构成,PI涂敷DTG作为盐度传感组件,盐度的变化会导致聚酰亚胺涂层吸收或释放水而产生膨胀或收缩作用,进而引起光纤光栅中心波长的漂移。温度串扰可以通过使用无涂敷光纤光栅中心波长的变化来补偿。实验结果表明,该传感器能实现温度和盐度的实时测量,对温度和盐度的变化表现出线性响应,且具有良好的重复性。其中,盐度灵敏度平均为−5.58 pm/(mol/L),温度灵敏度平均为10.02 pm/℃。由于拉丝塔光纤光栅的超弱反射特性,该方法可以实现大规模海水温度和盐度的准分布式测量,在海洋工程中有一定的应用前景。

分布式光纤传感技术在水力压裂中的研究进展

分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传感技术和声波传感技术在水力压裂过程中的监测基本原理出发,系统总结了各类传感技术的理论模型研究进展和在产液剖面、裂缝扩展形态监测等方面的应用现状,最后提出了未来分布式光纤传感技术的发展方向。研究结果表明:①分布式光纤传感技术可以利用温度或者声波信号转换得到周围环境温度或应变的变化情况,从而实现水力压裂过程中的实时监测;②与分布式光纤声波传感技术相比,温度传感技术的相关理论模型相对较为成熟,能够实现产液剖面及裂缝形态的相关计算;③分布式光纤传感技术主要用于水力压裂过程中压裂液的注入、裂缝扩展等方面的监测。结论认为:分布式光纤传感技术可以有效地推动中国非常规储层的勘探和开发,同时提高水力压裂效果评价技术水平,这对中国油气行业的可持续发展具有重要推动作用。

基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用

介绍了分布式光纤拉曼温度传感器(DTS)的基本原理、发展趋势和工程应用研究状况,研究了分布式光纤拉曼温度传感器的关键技术,全面提升了DTS的性能。将拉曼放大技术应用于DTS系统,用拉曼增益部分抵偿光纤的传输损耗,使系统的传感长度达到50km;对脉冲激光器进行211位循环编码,在接收时采用相关运算解调,显著提高系统的信噪比,使测温不确定度达到1℃;采用双波长自校正技术提高了系统的空间分辨率,达到2m;在DTS系统中嵌入光开关,使测温通道成倍扩展,有效延伸了传感光纤的总长度,组成光纤传感网络。

分布式光纤温度传感器新测温原理的研究

介绍了分布式光纤温度传感器的工作原理和应用状况,分析了光纤中放大的自发拉曼散射现象及其时域特性.提出了一种基于光纤中放大的自发拉曼散射光脉冲信号温度效应的新温度测量原理,并将其应用于分布式光纤传感器系统,进而讨论了基于新测温原理的实验现象和实验数据.

基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的温度修正

结合基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的基本原理及温度解调过程,研究和分析了温度测量产生误差的主要原因.采用拟合修正的方法来解决斯托克斯光和反斯托克斯光传输损耗差异以及光纤弯曲、应力等附加损耗对系统的影响;采集光纤起始端同一位置3个不同温度的信号值求解非线性方程组,实现了对探测器暗电流引起的测量误差的修正.实验结果表明:经过修正的传感器在900m位置的温度测量误差平均值从8.0℃降到0.37℃,整条光纤的温度测量误差平均值≤±0.6℃.

分布式光纤喇曼温度传感器的循环解调法

为了抑制温漂噪声积累,瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,考虑了最近测量瑞利背散射光曲线解调反斯托克斯背向散射光温度曲线方法,即循环解调方法;该方法提高了系统的测温精度、稳定性,降低了系统的成本.实验结果与理论分析一致,系统的测温精度达±0.05℃.

基于光频域喇曼散射的全分布式光纤温度传感器模型研究

分析了光频域喇曼背向散射 (ROFDR )的理论模型 ,指出了它的局限性 通过把玻色 爱因斯坦因子作为温度的函数引入到分析中来完善光频域喇曼背向散射(ROFDR)的理论模型 相对于测试时间来说 ,温度对时间的变化率很小 ,认为近似不变 ,所以通过研究频域和时域的信号关系给出了υ域和z域间的变换关系 最后给出了基于此模型的全分布式光纤温度传感器系统的仿真结果 ,并给出了对计算结果的误差修正公式 。

采用智能温度补偿电路的分布式光纤喇曼温度传感器

采用一种智能温度补偿电路对雪崩光电二极管的反偏电压进行温度补偿,抵消环境温度对雪崩光电二极管的影响,从而大大降低了系统的温度漂移.采用该温度补偿电路的系统可在0℃到60℃的环境温度范围内将温漂引起的测量偏差控制在±0.1℃之内.和传统的恒温装置相比,采用该温度补偿电路可有效地降低系统的功耗和成本.相对采用热敏电阻的温度补偿电路,该温度补偿电路的温度补偿线性更好,补偿系数设置更灵活.

基于分布式光纤温度传感器的高压电力电缆温度在线监测系统

根据分布式光纤温度传感器被测信号的特殊性,在常规微弱信号检测的基础上,提出了一种专门的、针对分布式光纤温度传感器系统的微弱信号检测方案,采用软、硬件结合的方案,能够在强噪声下有效地提取微弱信号,以求得尽可能大的信号噪声比,而所需的器件与设备极为通用,相对成本较低,检测整个过程完成的时间也较短,具有较高的实用性。

分布式光纤温度传感器在煤矿冻结建井中的应用

冻结建井法是当今煤矿建井的有效施工方法,监测和研究冻结过程中温度及其变化规律,对冻结建井现场施工和技术的发展具有重要的指导意义。介绍了分布式光纤温度传感器的基本原理,并以口孜东煤矿为例探讨了其在煤矿冻结建井温度监测过程中的实际应用。对比了分布式光纤温度传感器和传统单总线温度传感器在现场测温实验中的性能,指出了在同样的测温精度下,分布式光纤温度传感器可以实现空间上的连续测量,克服了传统传感器测量点少、故障率高的缺点。实验结果显示:分布式光纤温度传感器能够很好地在煤矿冻结建井中应用。

分布式光纤温度传感器的研究与进展

本文综述采用散射光方法的分布式光纤温度传感器技术的基本原理、常用结构及发展动态，并描述了这项技术的最新进展。

全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势

综述了基于光时域反射和光频域反射的分布式温度光纤传感器的原理、技术以及最新的研究进展 ,并在此基础上分析了温度光纤传感器的发展趋势。