什么是分布式光纖傳感技術(shù)

分布式傳感技術(shù)可以在光纖電纜的整個(gè)長度上進(jìn)行連續(xù)，實(shí)時(shí)的測量。與依賴于在預(yù)定點(diǎn)測量的離散傳感器的傳統(tǒng)傳感器不同，分布式傳感不依賴于制造的傳感器而是利用光纖。光纖是傳感元件，在光路中沒有任何附加的傳感器。

詢問器根據(jù)雷達(dá)式過程操作：它向光纖發(fā)送一系列脈沖，并記錄自然發(fā)生的散射信號(hào)隨時(shí)間的返回。在此過程中，分布式傳感器測量沿光纖的所有點(diǎn)。

由于光纖是傳感器，它也是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，即使在最惡劣和最不尋常的環(huán)境中也可輕松部署。

分布式傳感通常用于獲取溫度，應(yīng)變和聲學(xué)數(shù)據(jù)。

光纖 – 傳感元件
光纖由與人發(fā)一樣薄的純玻璃（二氧化硅）制成。它由兩部分組成：內(nèi)芯和外包層。包層是由較低折射率玻璃制成的玻璃層，以保持芯內(nèi)光的引導(dǎo)。兩個(gè)部件均由單層或多層主聚合物涂層封裝，以保護(hù)和易于處理。

根據(jù)通信應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，有兩種主要類型的光纖。這些是用于長途通信的單模，以及用于短距離通信的多模。多模光纖具有比單模光纖（8-10微米）更大的芯（45至50微米），允許更多的光模式傳播。

如果我們包括標(biāo)準(zhǔn)丙烯酸酯涂層的厚度，則光纖的典型直徑為125微米，增加到250微米。多模光纖通常用于溫度傳感，而單模光纖主要用于分布式聲學(xué)傳感或應(yīng)變傳感。

雖然溫度和聲學(xué)傳感器可以與單?；蚨嗄９饫w一起使用，但是當(dāng)它與多模一起使用時(shí)，溫度系統(tǒng)的性能會(huì)得到優(yōu)化。聲學(xué)傳感器的性能通過單模光纖進(jìn)行優(yōu)化。

光纖電纜可以包含許多光纖，這些光纖可以是單一類型或兩者的組合。電纜結(jié)構(gòu)取決于安裝，操作和應(yīng)用條件。

分布式溫度傳感（DTS）如何工作？
DTS的基本原理是基于拉曼的溫度測量與光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）相結(jié)合。短光脈沖射入光纖。向前傳播的光從沿光纖的所有點(diǎn)產(chǎn)生兩個(gè)不同波長的拉曼反向散射光。拉曼反向散射光的波長與前向傳播光的波長不同，并且被稱為“斯托克斯”和“反斯托克斯”。

監(jiān)測斯托克斯和反斯托克斯光的振幅，并通過了解光纖內(nèi)部的傳播速度來確定反向散射光的空間定位。斯托克斯光的振幅非常弱地依賴于溫度，而反斯托克斯光的振幅強(qiáng)烈依賴于溫度。利用斯托克斯振幅和反斯托克斯探測光的比率計(jì)算光纖內(nèi)的溫度分布。

典型系統(tǒng)的特征在于空間和溫度分辨率?？臻g分辨率是傳感器測量沿光纖的溫度階躍變化的最小距離。溫度分辨率是區(qū)分絕對(duì)溫度的精度的度量。溫度分辨率取決于測量時(shí)間和發(fā)射脈沖重復(fù)率。激光脈沖能量和持續(xù)時(shí)間在測量最大長度上得到精確控制和優(yōu)化，以在可接受的精度限制內(nèi)提供最佳的溫度分辨率性能。隨著采樣時(shí)間的增加，溫度分辨率得到改善，分辨溫度變得更加準(zhǔn)確。

DTS樣品的使用壽命相當(dāng)高，能夠以12.5 cm的間隔記錄數(shù)據(jù)，溫度分辨率低至0.01°C。溫度分辨率，空間分辨率，測量時(shí)間和光纖之間存在性能折衷長度?？臻g分辨率和平均時(shí)間是用戶在ULTIMA DTS軟件中定義的，并且可以根據(jù)需要由操作員改變。

如何在智能分布式聲學(xué)傳感器，（IDAS?）工作？
iDAS技術(shù)測量沿著光纖數(shù)千米的所有點(diǎn)的聲信號(hào)，就好像它是一串麥克風(fēng)一樣。

智能分布式聲學(xué)傳感器通過向光纖中注入激光脈沖來工作。當(dāng)這個(gè)光脈沖沿著光路傳播時(shí)，光纖內(nèi)的相互作用導(dǎo)致被稱為反向散射的光反射，這是由光纖內(nèi)的微小應(yīng)變事件決定的，而這些應(yīng)變事件又是由局部聲能引起的。這種反向散射的光沿著光纖向上傳播到iDAS，在那里進(jìn)行采樣。激光脈沖的時(shí)間同步允許反向散射事件準(zhǔn)確地映射到光纖距離。

一旦光脈沖傳播到光纖的末端并且任何反射已經(jīng)傳回到詢問器，光纖就可以被認(rèn)為是“暗”并且可以引入隨后的激光脈沖而沒有干擾的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于每個(gè)激光脈沖，沿著長度的每個(gè)點(diǎn)采樣整個(gè)光纖距離，通常每1米采樣一次。結(jié)果是沿著光纖的整個(gè)長度連續(xù)聲學(xué)采樣，沒有串?dāng)_，頻率范圍從毫赫茲到超過100kHz，動(dòng)態(tài)范圍超過120dB。

iDAS與其他分布式聲學(xué)傳感器有何不同？
iDAS是一款真正的聲學(xué)傳感器，因?yàn)樗梢灾覍?shí)地再現(xiàn)聲音的相位，頻率和幅度。這種能力對(duì)于許多應(yīng)用中使用的先進(jìn)處理技術(shù)至關(guān)重要，并且目前市場上幾種DAS系統(tǒng)并不常見，這些系統(tǒng)可能無法提供高級(jí)處理所需的幅度穩(wěn)定性或相位精度。

iDAS的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別特征是能夠在單模光纖和多模光纖上同樣良好地執(zhí)行測量，這使得能夠?qū)DAS改裝為現(xiàn)有的多模光纖安裝或利用DTS多模光纜執(zhí)行全面的iDAS服務(wù)。

分布式傳感系統(tǒng)用于哪些地方？
已經(jīng)為石油和天然氣工業(yè)開發(fā)了分布式傳感系統(tǒng)，以幫助油藏工程師優(yōu)化油井壽命。如今，他們發(fā)現(xiàn)了各種各樣的應(yīng)用，如過程容器，儲(chǔ)罐和管道系統(tǒng)中的完整性監(jiān)控工具，為操作員提供工具來安排維護(hù)程序并最大限度地延長使用壽命。

分布式光纖監(jiān)控可在大表面，長距離和傳統(tǒng)點(diǎn)感應(yīng)不適用或成本效益的位置提供高空間和時(shí)間分布。