Soltero

Aug 06, 2023

14 de julio de 2023

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por Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun, CAS

El monitoreo en tiempo real de instalaciones, particularmente de grandes instalaciones (como sistemas de tránsito ferroviario, grandes puentes y edificios), puede proporcionar información sobre su entorno y permitir evaluar sus condiciones de salud, lo cual es esencial para establecer el concepto actual de Ciudades inteligentes basadas en el Internet de las Cosas.

Como técnica precisa de monitoreo en tiempo real, los sistemas de detección distribuida de fibra óptica (DFOS), que requieren mediciones simultáneas a larga distancia a lo largo de una fibra de detección, tienen una gran demanda para diversas aplicaciones industriales. Sin embargo, la mayoría de los sistemas DFOS solo pueden medir un único tipo de parámetro, lo que limita su uso en aplicaciones. Además, combinar diferentes sistemas DFOS es complejo y costoso.

En un nuevo artículo publicado en Light: Advanced Manufacturing, un equipo de científicos, dirigido por el profesor Xinyu Fan de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, China, propuso un sistema DFOS híbrido simplificado para medir simultáneamente múltiples parámetros a lo largo de la fibra sensora. Utilizaron una fibra monomodo normal como sensor para obtener información de temperatura, tensión y vibración de la fibra óptica con una longitud de varios kilómetros.

Integraron tres esquemas utilizando diferentes ondas de luz retrodispersadas y simplificaron los sistemas híbridos. El sistema híbrido propuesto requiere sólo una fuente de luz, dos extremos receptores y un único acceso de fibra para lanzar la onda de luz, lo que reduce en gran medida la complejidad de la aplicación. Como tal, el sistema híbrido simplificado se puede utilizar en el monitoreo en tiempo real de estructuras grandes, control automatizado y seguridad perimetral. La técnica puede ser una poderosa herramienta para promover la construcción de ciudades inteligentes.

Entre los diferentes sistemas DFOS se encuentra una técnica que utiliza retrodispersión de Rayleigh conocida como reflectometría óptica en el dominio del tiempo sensible a la fase (φ-OTDR), que se utiliza para medir parámetros dinámicos como la vibración.

El análisis óptico en el dominio del tiempo (BOTDA) de Brillouin basado en la dispersión Brillouin estimulada se utiliza para medir la temperatura y las tensiones estáticas con una alta relación señal-ruido. La dispersión Raman se puede utilizar en la reflectometría óptica Raman en el dominio del tiempo (ROTDR) para medir la temperatura distribuida sin verse alterada por la tensión, ya que solo es sensible a la temperatura.

El sistema híbrido DFOS integra los tres esquemas de dispersión diferentes. La dispersión de Rayleigh se utiliza para detectar vibraciones y también actúa como sonda del proceso de dispersión de Brillouin para realizar mediciones de temperatura y deformación. La dispersión Raman se utiliza para superar la sensibilidad cruzada entre temperatura y deformación. La modulación de código de pulso se emplea para separar la dispersión Raman de dos pulsos con frecuencias ópticas muy cercanas. De esta manera, un sistema DFOS híbrido simplificado de un solo extremo funciona con éxito para la medición simultánea de múltiples parámetros.

El sistema híbrido muestra su capacidad para medir temperatura, tensión y vibración a lo largo de una fibra monomodo de 9 kilómetros de largo, con una precisión de medición favorable.

Más información: Linjing Huang et al, Sistema de detección de fibra óptica distribuida Rayleigh Brillouin y Raman híbrido de un solo extremo, Light: Advanced Manufacturing (2023). DOI: 10.37188/lam.2023.016

Proporcionado por Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun, CAS