- Класифікація оптоволоконних датчиків
- Поширені види оптоволоконних вимірників
- Термомоніторінг кабельної лінії з використанням оптоволокна
волоконно оптичні датчик тиску і температури були винайдені вітчизняними вченими. Датчик використовується для дистанційного вимірювання температури, навіть під дією електромагнітного випромінювання. Принципи роботи детектора засновані на оптичних технологіях. Від одного елемента відходить світловий промінь, а інший елемент його приймає. При цьому в залежності від типу вимірюваної величини використовується певний матеріал для створення оптоволокна.
Деформація цього матеріалу під дією вимірюваної сили призводить до поляризації, розсіюванню світла і т.д. Це в кінцевому пункті прийому променя обробляється і перетворюється в зрозумілу величину. Корпус пристрою виконаний з повністю діелектричних матеріалів, що і забезпечує його повну захист від високочастотних полів.
Основний принцип роботи датчика укладений в поширенні світла по волокну. Час проходження, інтенсивність і інші властивості. Саме ці дані надалі обробляються в цифри вимірів.
Визнання детектори домоглися завдяки своїм малим габаритам і своєю стійкістю. На поточний момент ці датчики вимірюють практично все: тиск, дистанцію, положення, обертання, швидкість, температуру, звукові хвилі, рівень рідини, електричне поле і багато-багато іншого.
Класифікація оптоволоконних датчиків
Оптоволокно може використовуватися двома різними типами. Перший це коли оптоволокно існує як лінія передачі, що лише передає інформацію з точки А в точку Б. Другий тип коли саме оптоволокно ставати датчиком, і його деформація є тим сигналізатором дані якого необхідно прийняти і виміряти. Чутливі оптоволоконні кабелі зазвичай використовують одномодове волокно, в той час як лінія передачі частіше використовує багатомодове.
Основні типи оптоволокна працюють таким чином:
- принцип роботи пов'язаний з механічним впливом. Зазвичай такі вимірювачі оснащені люмінесцентним волокном. Вони вимірюють тиск, радіацію і т.д. Їх робота заснована на фізичних явищах описаних Фарадеем і Керром;
- вимір відбувається через випромінювання оптоволокна. Робота заснована на перетворенні матеріально величини в світло. Чутливим елементом може стати як об'єкт, так і спеціально підключений окремий елемент;
- мембранний тип роботи заснований на розширенні або звуженні корпусу, всередині якого розміщені чутливі мембрани або решітки, що розсіюють світло відповідним із зовнішнім впливом чином.
Поширені види оптоволоконних вимірників
Завдяки комбінованому оптичного волокна з'явилися високоточні вимірювачі температури і напруги. Їх використовують в тому числі для проведення робіт в глибоких нафтових свердловинах, куди інші датчики ставати важко, а часто і просто неможливо монтувати.
Таке оптоволокно здатне справно здійснювати вимірювання навіть в екстремальних умовах при показниках вимірювань занадто високих для існували раніше вимірників.
Оптоволокно використовується для реєстрації сейсмічних і звукових коливань. Ці так звані гідрофонами системи і в нафтовидобувному промислі і у флоті багатьох країн.
Існує унікальний по своїй властивості кисневий датчик. Він визначає вміст кисню в реальному часі в газових і рідких середовищах. Кисневий детектор в своєму складі має відрізок на торець, якого нанесена тонка плівка покриття. Порушенням датчика ставати блакитний світлодіод. Приймачів є надточний спектрометр.
Флуоресцентна техніка використовується для вимірювання концентрації ксілорода. Оптоволокно передає випромінювання флуоресценції блакитного джерела на плівку. Плівка вловлює сигнал флуоресценції і відправляє сигнал на спектрометр. Так кисень, що потрапляє з газової або рідкої середовища на плівку, гасить флуоресценцію. Ступінь же гасіння корелюється з концентрацією кисню, в результаті чого на виході ми отримуємо точні числові дані.
Оптоволоконний датчик температури
Детектори на базі оптоволокна використовуються в авіалайнерах для їх гіроскопів. Використовується оптоволокно і для реєстрації впливів на наддалеких відстанях. Частотних змін, і багато чого іншого.
Рекомендуємо купити
Термомоніторінг кабельної лінії з використанням оптоволокна
У великій значимості і ціни ремонту аварія на силовий високовольтної лінії ставати надзвичайною подією, яке необхідно уникати всіма можливими способами. Ремонт такої лінії не тільки дорогий, але і дуже тривалий за часом, тому належний догляд за лінією набагато ефективніше будь-якого навіть незначного пошкодження.
Дуже часто причинами аварії на лінії ставати саме локальний перегрів викликаний підвищенням електричного навантаження в кабелі, поганим охолодженням лінії, або ж прогалиною в ізоляції елементів.
Виявлення таких вогнищ перегріву є першочерговим завданням для своєчасного запобігання аварії. Саме для цього завдання і використовується оптоволокно, вмонтований в конструкцію кабелю і службовцям волоконно оптичним датчиком температури. Подібна система вимірювання температури всередині кабелю з використанням функцій розсіювання лазерного сигналу в оптоволокне називається «раманівське» і зараз активно використовується у все більших сферах.
Вітчизняна оптоволоконная система під назвою «Астро» існує для контролювання температури в процесі експлуатації всієї кабельної лінії.
Волоконно оптичні датчики температури з'єднані з кабельною лінією і, як правило, розташовуються в зоні екрану в спільній оболонці. У кабель інтервальним чином подаються лазерні сигнали, які в результаті проходження кабелю набуває діагностичний характер, і на вихід приходить з точним анамнезом проблемних місць кабелю силової лінії.
Для кожного кабелю заздалегідь визначається величина нормальної і перевищує норму температури. Виходячи з цих параметрів, здійснюється тривожний сигнал.
Локальна температура для конкретних ділянок кабелю визначається завдяки різниці в часі між моментами випромінювання лазера і часу отримання відображення. Знаючи швидкість руху світла в волоконно оптичному датчику температури можна визначити точне місце, якому відповідав би тривожний сигнал.
Своєчасне отримання тривожного сигналу з лінії дозволяє персоналу ефективно і швидко обслуговувати кабель і ремонтувати ще до його аварії. Це відбувається завдяки:
- методу детекції температури через розсіювання відбитих сигналів. Такий метод дозволяє отримувати оперативні вимірювання з кабелів довжиною до 16 км, в тому числі це дозволяє контролювати відразу кілька підключених послідовно об'єктів;
- знання нормальних температур кабелю і результати вимірювань дозволяють оцінювати вплив кліматичних умов і особливості конкретних ділянок лінії;
- оцінка температури всього кабелю з урахуванням самих «жарких» локальних ділянок, дозволяє визначати можливості підвищення потужності роботи кабелів, і проводити її безпосереднє поступове підвищення;
- робота оптоволокна дозволяє стежити появою і розвитком дефектів в плині часу, і прогнозувати аварійні ситуації на інших кабельних ділянках;
- можливість оперативного ремонту в місцях розриву або фатального дефекту кабелю.
Волоконно оптичні датчики тиску і температури об'єктивно працюють завдяки двом основним елементам: самій оптиці і базі розташованої в захищеному шафі і забезпечує обробку і аналіз інформації.
Завчасний розрахунок температур роботи кабелю, дозволяють ввести оптичне волокно ще на етапі його виготовлення. У разі ж коли оптоволокно встановлюється на вже робочу лінію електропередач, кабель оптоволокна кріпитися максимально близько до вимірюваного кабелю. Зовнішній метод фіксації має меншу точність вимірювань і велику схильність зовнішньому середовищі, однак також має місце бути, і дозволяти обслуговування існуючої системи до моменту заміни її на кращу.
Шафи, що приймають сигнали мають всі необхідні пристрої в собі. Це як вимірювальні прилади, так і спеціальні комп'ютери забезпечені унікальним програмним забезпеченням дає можливість обробляти вхідні сигнали і аналізувати їх виходячи із заданих параметрів.
Комплектація шаф є унікальною для кожного конкретного випадку. Вона визначається необхідними для безпеки шафи захистами, і комутаційними пристроями. Все це заздалегідь розраховується і прописується в технічному завданні на підставі, якого і буде створений шафа. Крім іншого шафа забезпечує системами внутрішнього і зовнішнього кондиціонування для справної роботи апаратури.
Обладнання, встановлене в шафі, повністю автоматизовано і працює по заздалегідь введеним параметрів і налаштувань. Це позбавляє від необхідності присутності людини в роботі системи. Машина сама визначить, коли станеться критичний відхилення і передасть на пульт управління людиною. Або ж передасть інформацію на запит з пульта. Таким чином, всю інформацію про роботу системи можна отримати або віддалено за своїм запитом, або безпосередньо в роботі з шафою на вбудованому там дисплеї.
Немає відповідних відео
