Het is aangetoond dat Raman gedistribueerde optische vezeldetectie een volwassen en veelzijdig schema is dat een grote flexibiliteit en effectiviteit biedt voor de gedistribueerde temperatuurmeting van een breed scala aan technische toepassingen. De afgelopen decennia zijn getuige geweest van een snelle ontwikkeling en uitgebreide toepasbaarheid, variërend van wetenschappelijk onderzoek tot industriële productie.

Om aan de eisen van verschillende technische toepassingen te voldoen, hebben onderzoekers een aantal onderzoeken uitgevoerd met als hoofddoel het ontwikkelen van hoogwaardige Raman gedistribueerde optische vezeldetectie, en verschillende nieuwe theorieën en oplossingen onderzocht om de prestaties van het systeem te verbeteren. Dit hoofdstuk introduceert en vat de prestatie-optimalisatie van de detectiesystemen samen, rekening houdend met vier aspecten:nauwkeurigheid van temperatuurmeting, detectieafstand, ruimtelijke resolutie en monitoring met meerdere parameters. De bovenstaande afbeelding toont de demodulatieschema's voor prestatieverbetering van gedistribueerde optische vezeldetectie. De subsystemen bestaan ​​voornamelijk uit het demodulatie- en detectiesysteem en het optische bronsysteem. De verbindingslijnen vertegenwoordigen de theoretische of technische verbetering van het schema op basis van de bovenstaande hoofdcomponenten.

De nauwkeurigheid van de temperatuurmeting is de belangrijkste detectie-index van het systeem, die de afwijking van de gemeten temperatuur van de werkelijke temperatuurwaarde aangeeft. Het kan worden bepaald door de standaarddeviatie of onzekerheid van de gemeten temperatuur. De belangrijkste factoren die de nauwkeurigheid van de temperatuurmeting van het systeem beïnvloeden, zijn onder meer:​​(1) het optische dempingsverschil tussen de Raman Stokes anti-Stokes-signalen, (2) de beperking van SNR, (3) de demodulatie-afwijking van de Raman-transmissievergelijking, en (4) het principe van optische tijdsdomeinreflectie waardoor het temperatuursignaal in de ruimtelijke schaal van de pulsbreedte wordt gecomprimeerd tot een punt. Het temperatuursignaal dat op dit punt wordt gedetecteerd, is lager dan de werkelijke temperatuur. In dit geval hebben onderzoekers verschillende geavanceerde temperatuurdemodulatieprogramma's voorgesteld en gedemonstreerd om de temperatuurnauwkeurigheid te verbeteren.

Ruimtelijke resolutie en detectieafstand zijn ook de belangrijkste indicatoren voor de effectieve gevoeligheid van Raman-detectiesystemen voor gedistribueerde optische vezels. De ruimtelijke resolutie wordt gedefinieerd als de minimale afstand die het optische vezeldetectiesysteem kan onderscheiden tussen twee aangrenzende punten. Een knelpunt ligt in het balanceren van de detectieafstand met de ruimtelijke resolutie. Het verkleinen van de pulsbreedte kan de ruimtelijke resolutie van het systeem optimaliseren, maar verslechtert de detectieafstand van het systeem. Om de detectieafstand en ruimtelijke resolutieprestaties van het systeem te optimaliseren, hebben onderzoekers veel geavanceerde oplossingen voorgesteld.

Op dit moment is er op het gebied van moderne industriële monitoring een sterke vraag naar detectie met twee parameters of zelfs multiparameter collaboratieve detectie. Helaas is traditionele Raman-gedistribueerde optische vezeldetectie een detectietechnologie met één parameter op basis van Raman-verstrooiing, die niet aan deze vereisten kan voldoen. In dit geval wordt de ontwikkeling van een detectieschema met twee parameters op basis van een enkele optische vezel een belangrijk technisch probleem voor Raman-detectie van gedistribueerde optische vezels. Met het oog op het oplossen van de bovengenoemde problemen hebben onderzoekers een verscheidenheid aan geavanceerde oplossingen voorgesteld.

Het onderzoek is gepubliceerd in Light:Science &Applications + Verder verkennen

Vooruitgang in technologie voor gedistribueerde glasvezeltrilling/akoestische detectie