分布式光纖測溫原理

分布式溫度傳感系統(tǒng)（DTS）是光電器件,，其通過用作線性傳感器的光纖來測量溫度。沿著光學傳感器電纜記錄溫度,，因此不是在點處,，而是作為連續(xù)的輪廓。在遠距離上實現(xiàn)高精度的溫度測定,。通常,，DTS系統(tǒng)可以將溫度定位到1 m的空間分辨率，精度在±1°C范圍內(nèi),，分辨率為0.01°C,。可以監(jiān)測大于30 km的測量距離,，并且一些專用系統(tǒng)可以提供更緊密的空間分辨率,。

一路測量

分布式溫度傳感（DTS）不是在離散的預定點進行測量，而是在光纖的整個長度上進行連續(xù)測量,。因此,，DTS能夠在不事先知道可能發(fā)生的事件的情況下檢測溫度變化小于0.01°C,。分布式傳感也是實時的 – 因此您可以隨時在電纜的所有點進行連續(xù)監(jiān)測。

在確保許多家庭,，商業(yè)和工業(yè)環(huán)境中工藝的平穩(wěn)運行時,，快速，頻繁和準確地測量物理因素（如溫度,，壓力或應變）起著關鍵作用,。例如，大多數(shù)工廠和加工廠依靠溫度和壓力測量來操作,。

常規(guī)與分布式溫度傳感

傳統(tǒng)類型的溫度控制系統(tǒng)通?；邳c測量的使用：從單個傳感器收集的數(shù)據(jù)和在特定位置測量單個值的儀表。這可能會限制許多應用中監(jiān)控的速度,，準確性和分辨率,。分布式傳感是一種依賴于光纖反射光脈沖分析的技術(shù)，可以更好,，更有效地監(jiān)測溫度和壓力的變化,。通過使用光纖作為傳感器,，分布式傳感可以實現(xiàn)每米的溫度和應變的實時讀數(shù),，沿著可長達60km的光纖。

分布式溫度傳感器（DTS） – 測量原理

DTS能夠沿著光纜每1-5米進行一次溫度測量,，每個單元的覆蓋范圍可達60km,。分布式溫度傳感器用10納秒的激光脈沖照射光纖的玻璃芯（這相當于1m脈沖。）當光脈沖沿光纖傳播時,，即使沒有雜質(zhì)和結(jié)構(gòu)缺陷也會發(fā)生散射,。這種散射輻射的一部分稱為拉曼散射。因為這種振動能量是明確的溫度函數(shù),，所以信號的比例也是如此,。正是這個比率與光脈沖的飛行時間相結(jié)合，用于確定給定點處光纖的溫度,。

分布式傳感利用了以下：沿光纖傳播的激光的反射特性隨著溫度和沿其長度的應變而變化,。分布式傳感系統(tǒng)由兩個基本組成部分組成：

• 傳感器。它由光纖組成 – 通常是標準的電信光纖 – 通常安裝在保護套內(nèi)以形成電纜,。然后小心地放置電纜以進行所需的測量,。
• 探測器系統(tǒng)。這包括一個沿光纖向下發(fā)射光脈沖的激光器,，以及一個測量每個光脈沖反射的探測器,。通過分析這些反射，可以確定沿光纖的所有點的溫度和應變,。借助更強大的激光器和更靈敏的檢測系統(tǒng),，可以使用長達60公里的電纜進行測量,。但是在典型的安裝中，光纖環(huán)繞建筑物或處理區(qū)域,，幾公里的距離更常見,。

測量變量

測量本身取決于四個變量或參數(shù)。這些包括：

• 距離或范圍：測量的距離
• 速度：每次測量所需的時間
• 溫度分辨率：將檢測到的溫度變化的大小
• 空間分辨率：可以檢測到溫度變化的最小距離,。

這些變量之間的權(quán)衡決定了測量系統(tǒng)的性能,，參數(shù)的選擇通常取決于應用的性質(zhì)。盡管分布式傳感系統(tǒng)能夠每秒記錄一次測量,，但將測量之間的時間間隔增加到幾分鐘或幾小時,，可以實現(xiàn)更精細的分辨率結(jié)果。光纖傳感器的長度也會影響分辨率,。為了在每個特定應用中獲得最佳結(jié)果,，在決定檢測設置時考慮所需測量的類型和分辨率非常重要。

該系統(tǒng)可以檢測小至0.01°C的溫度變化,，但讀數(shù)可能需要幾分鐘到幾小時,，具體取決于光纖的長度。讀數(shù)通常表示為一米長度光纖的平均讀數(shù) – 例如DTS在10米內(nèi)以5米的空間分辨率獲得0.3°C的分辨率,。較粗糙的分辨率 – 比如說每10米 – 可以更快地完成,。

為什么選擇分布式光纖溫度傳感器

分布式溫度傳感具有許多優(yōu)點，包括：

• 完全分布的數(shù)據(jù)大大增加了信息并減少了不確
• 傳感器由標準光纖制成（具有成本效益）
• 免受沖擊/振動和電磁干擾
• 監(jiān)控區(qū)域內(nèi)沒有電子設備或活動部件
• 固有的高可靠性（傳感器設計壽命> 30年）
• 高溫性能可達350°C
• 進入太空限制區(qū)域（例如管道,，油井,，管道）非常小

分布式溫度傳感器技術(shù)原理

理解分布式溫度傳感器的關鍵是光纖本身就是傳感器，儀器沿光纖長度每隔1米提供一次測量,。這意味著一旦安裝了電纜,，操作員就能夠在安裝的所有位置接收溫度信息 – 不會對任何區(qū)域進行監(jiān)控，也不會產(chǎn)生不確定性,。

有關分布式溫度傳感器背后的實際物理特性的更多信息,，請訪問常見問題解答 – 什么是分布式傳感部分

分布式溫度傳感器的成本優(yōu)勢

分布式溫度傳感器使用標準電信光纖進行測量。當需要大量測量點時,，電纜中沒有嵌入特殊傳感器（例如布拉格光柵）,，使分布式溫度傳感成為一種非常經(jīng)濟的解決方案。

除了每個傳感器的低材料成本外,，分布式溫度傳感技術(shù)還具有較低的系統(tǒng)設計成本（您無需計劃每個傳感器的確切位置）,，安裝成本低且維護成本低（分布式傳感電纜無移動）零件和設計壽命為30年）。因此,，分布式溫度傳感系統(tǒng)的總擁有成本非常低,。

分布式溫度傳感器的典型應用

當需要安裝溫度曲線或大量傳感點至關重要時，分布式溫度傳感技術(shù)顯示出優(yōu)于傳統(tǒng)溫度傳感技術(shù)的真正優(yōu)勢,。因此,，該技術(shù)適用于長距離應用（管道,，隧道，電力電纜）,，只有小型傳感器可以進入的應用（油井）和安全關鍵應用,，其中監(jiān)控所有點非常重要（煉油廠，LNG工廠,，電化學過程） ）,。有關分布式溫度傳感器的應用示例，請參閱我們的案例研究,。

分布式溫度傳感器的安全優(yōu)勢

分布式溫度傳感器非常適用于危險區(qū)域和安全至關重要的環(huán)境,。傳感器使用低光功率（1mW平均功率輸出）工作，不能引起點火,，因此非常適用于只允許本質(zhì)安全設備的區(qū)域（例如氣體環(huán)境）,。根據(jù)歐盟委員會的報告編號，分布式溫度傳感器適用于監(jiān)測危險區(qū)域,。EUR 16011 EN（1994）,。此外，由于光纖不易受電磁干擾,，因此非常適用于發(fā)電站和配電線路的監(jiān)控,。

布式溫度傳感器具有1M激光安全等級 – 這意味著安裝現(xiàn)場不需要現(xiàn)場激光安全監(jiān)控器。

什么是分布式溫度傳感器的最長范圍,？

分布式溫度傳感器能夠使用單個DTS單元測量距離最遠60km的范圍,。這意味著對于10km分布式溫度傳感單元,，您可以擁有多達10,000個單獨的測量點,。這可確保在極長距離內(nèi)完全覆蓋您的資產(chǎn)。

有關我們的分布式溫度傳感產(chǎn)品系列的更多信息,，請訪問我們的產(chǎn)品規(guī)格頁面,。

什么是分布式溫度傳感器的溫度分辨率？

分布式溫度傳感器能夠測量0.01°C的溫度,。有關實現(xiàn)此分辨率的測量時間的更多信息,，請參閱我們的分布式溫度傳感器的規(guī)格表。

分布式溫度傳感器的傳感器測溫距離范圍

華光天銳提供一系列分布式溫度傳感器 – 范圍從4km到60km,，采樣分辨率為50cm,。有關我們產(chǎn)品系列的更多信息，請訪問產(chǎn)品規(guī)格頁面

什么是壓力和溫度限制,？

華光天銳的光纖測溫系統(tǒng)能夠在高溫以上長期運行 – 因此在油井等應用中沒有實際的溫度限制,。由于光纖只是玻璃，實際的壓力限制來自機械部件,，例如井口通過的壓力等級,，而不是光纖本身,。

您可以將其他應用程序用于DTS嗎？

分布式溫度傳感功能非常廣泛,，潛在的應用非常廣泛,。專注于四個主要市場領域 – 上游石油和天然氣，下游工藝,，電力和水電,。以下列表為您提供了分布式傳感器的其他潛在應用的一些想法：

• 結(jié)構(gòu)監(jiān)控 – 從橋梁到飛機機翼的任何事物 – 監(jiān)控和了解運動，以實現(xiàn)更具成本效益的設計,。
• 線性熱檢測
• 建筑溫度控制