Az elosztott száloptikai érzékelők áttekintése

Az elosztott optikai szálérzékelő egy olyan érzékelő, amely egyedülálló elosztott optikai száldetektálási technológiát használ a térbeli eloszlás és az időeltolódási információk mérésére vagy monitorozására az optikai szálátviteli útvonal mentén. Elrendezi az érzékelő optikai szálat a mező mentén, és egyszerre képes megszerezni a mért mező térbeli eloszlását és a változási információkat az idő múlásával, ami számos ipari alkalmazás számára vonzó. Az elosztott optikai szálérzékelő rendszer alapelve az, hogy egyszerre használjon optikai szálat érzékelő érzékeny elemként és átviteli jelközegként, és fejlett otdr technológiát és ofdr technológiát alkalmazzon a hőmérséklet és a feszültség változásainak észlelésére az optikai szál különböző pozícióiban, hogy valóban elosztott mérést valósítson meg .　A mikronoptikai hőmérsékletmérés elve egy elosztott hőmérséklet-érzékelő rendszer, amely a ramánszórási hatáson alapul; a törzsmérés elve egy brillouin-szóráson alapuló elosztott hőmérséklet- és alakváltozásérzékelő rendszer, amely egyszerre képes mérni a hőmérsékletet és a törzset. Egy érzékelő szálat használ, amely érzékeny egy adott mért mezőre, hogy mérje az alapvető veszteséget vagy szórást a szál hosszában. Általában az otdr (optikai időtartomány-reflektométer) technológiát alkalmazzák, a mért mező térbeli változási információit a kimeneti információkból szerzik be. Ezért ez a folyamatos eloszlásérzékelő képes elérni a mért mező eloszlását az optikai szál hossza mentén, bizonyos térbeli felbontással. Az otdr technológia jelenleg nélkülözhetetlen eszköz a hiba (például a töréspont) helymeghatározásához és diagnosztizálásához az optikai szál kommunikációban.　Az elosztott optikai szálérzékelő legalapvetőbb formája az otdr közvetlen használata a túlzott helyi veszteség észlelésére az optikai szál hossza mentén.　Az elosztott optikai szálhőmérséklet-érzékelést kezdetben demonstrálták. Azt a jellemzőt használja, hogy a visszaszórási együttható a hőmérséklettel változik. A mérési érzékenység javítása érdekében folyékony magszálat használnak. Ennek a rendszernek az a hátránya, hogy a szilárd mag szál érzékenysége rendkívül alacsony, a folyadékmagos szál nem praktikus, és a vett jel az üzemmód szerkezetéhez kapcsolódik. Mivel az egymódusú szálak birefringencia paraméterei sok fizikai mennyiségre érzékenyek, mint például a feszültség, a nyomás, az elektromos tér és a mágneses mező. Ezért ez a származékos otdr technológia széles körű alkalmazási potenciállal rendelkezik.　Az alapvető otdr technológia lényegében egy optikai radar. Hasonló az elv, hogy az optikai távolság a szokásos radar és az elosztott optikai szálérzékelő között mozogjon. A mérés térbeli felbontásának javítása érdekében különböző technológiákat vezettek le, mint például a folyamatos hullámtartomány-beállítás (fmcw), amelyek lényegében optikai frekvenciatartomány-visszaverődési technológiák (ofdr).　Több kutató arról számolt be, hogy a Raman-szórás és a hőmérséklet közötti kapcsolatot elosztott hőmérséklet-érzékelés kialakítására használta. Az egyik az, hogy a továbbfejlesztett otdr-t használjuk a Stokes és az anti-Stokes visszaszórt komponensek arányának elemzésére. A közelmúltban egy elosztott hőmérséklet-érzékelőről számoltak be, amely csak az anti-Stokes komponenst és a kétvégű Raman otdr-t méri, 950 m mérési hossza és hőmérséklet-felbontása.　Ennek a sémának a fő hátránya, hogy a Raman szórási együttható nagyon kicsi, majdnem 3 nagyságrenddel alacsonyabb, mint a Rayleigh szórás, ezért nagy teljesítményű lézert és nagy nyereségű alacsony zajszintű erősítőt igényel.　A közelmúltban néhányan tanulmányozták a ritkaföldfémek hőmérséklete és felszívódása vagy fluoreszcenciája közötti kapcsolatot, hogy elosztott hőmérséklet-érzékelést képezzenek. A fluoreszcencia jellemzőinek használatához azonban a ritkaföldfém-szálak rövid fluoreszcencia-élettartammal kell rendelkezniük.