Квазинепрерывные потери при микроизгибах

Для волокна, активированного неодимом, при использовании сканирования методом OTDR подходит длина волны 904 нм; при такой длине волны потери в волокне в системе описанной выше, при комнатной температуре составляли порядка 50 дБ/км, а температурная чувствительность оказалась равной ~ 0,2%/ °С. Максимально возможная длина измерительного волокна определяется через динамический диапазон системы OTDR и номинальные потери в волокне при его максимальной рабочей температуре. Реально датчики достигают нескольких сотен метров в длину. При работе с волокнами, более равномерно активированными гольмием, чувствительность улучшилась на порядок величины. Распределенный датчик температуры на основе этого волокна показал разрешение по температуре, равное ~ 1 °С, и пространственное разрешение ~ 3,5 м.

image121

Поскольку потери возрастают при увеличении температуры, такой вид датчиков наиболее полезен и демонстрирует наилучшую чувствительность при очень низких температурах, возможно находящихся за пределами диапазона конкурирующих методов.

На практике увеличение потерь в волокне может быть вызвано не только изменениями температуры, но и другими воздействиями, такими как изгибы и заломы, что создает возможность получения ошибочных результатов. Следовательно, обязательно должны использоваться контрольные средства для корректировки или компенсации таких эффектов. В данном типе датчиков для этого можно использовать при опросе OTDR второй источник с длиной волны, достаточно далеко отодвинутой от полосы поглощения, что позволит отслеживать механизмы потерь в волокне, не зависящие от температуры.

При распределенных измерениях можно использовать и другие, самые разнообразные механизмы потерь. Это потери при изгибе в кварцевых волокнах в пластиковой оболочке, зависящие от температуры; излучательные потери поля затухающих колебаний, обусловленные изменениями внешнего показателя преломления (вызванными, например, изменениями температуры в неизменной внешней среде или протечкой жидкости); или потери, определяемые непрерывными микроизгибами волокна. Квазинепрерывные потери при микроизгибах могут быть вызваны в волокне, выложенном в виде ломаной линии и прикрепленном к исследуемой структуре. Можно также использовать волокно, защищенное спиралеобразным покрытием. Это покрытие создает локальные микроизгибы под воздействием бокового давления. Последний метод использовался при разработке прокладок/подушек для регистрации давления, пригодных для применения в многочисленных промышленных приложениях. Измерение деформации волокон, встроенных в композитные материалы, также интересное приложение методов распределенного измерения, основанных на локализации потерь в волокне.

См. также:  Частотное мультиплексирование