In questo grafico, le parole rosse rappresentano i sottosistemi. Le parole nere rappresentano lo schema di ottimizzazione dell'accuratezza della misurazione della temperatura, le parole blu rappresentano lo schema di ottimizzazione della distanza di rilevamento e della risoluzione spaziale, le parole verdi rappresentano lo schema di demodulazione del rilevamento a doppio parametro, le parole viola rappresentano il collo di bottiglia teorico o tecnico del sistema . Credito:Jian Li e Mingjiang Zhang
Il rilevamento della fibra ottica distribuita Raman ha dimostrato di essere uno schema maturo e versatile che presenta grande flessibilità ed efficacia per la misurazione della temperatura distribuita di un'ampia gamma di applicazioni ingegneristiche. Gli ultimi decenni hanno assistito al suo rapido sviluppo e alla sua ampia applicabilità che vanno dalla ricerca scientifica alla produzione industriale.
Per soddisfare i requisiti di diverse applicazioni ingegneristiche, i ricercatori hanno condotto alcuni studi con lo scopo principale di sviluppare il rilevamento in fibra ottica distribuita Raman ad alte prestazioni e hanno esplorato varie nuove teorie e soluzioni per migliorare le prestazioni del sistema. Questo capitolo introduce e riassume l'ottimizzazione delle prestazioni dei sistemi di rilevamento considerando quattro aspetti:accuratezza della misurazione della temperatura, distanza di rilevamento, risoluzione spaziale e monitoraggio multiparametrico. L'illustrazione sopra presenta gli schemi di demodulazione per il miglioramento delle prestazioni del rilevamento distribuito in fibra ottica. I suoi sottosistemi consistono principalmente nel sistema di demodulazione e rilevamento e nel sistema di sorgenti ottiche. Le linee di collegamento rappresentano il miglioramento teorico o tecnico dello schema basato sulle componenti chiave di cui sopra.
L'accuratezza della misurazione della temperatura è l'indice di rilevamento chiave del sistema, che indica la deviazione della temperatura misurata dal valore effettivo della temperatura. Può essere determinato dalla deviazione standard o dall'incertezza della temperatura misurata. I principali fattori che influenzano l'accuratezza della misurazione della temperatura del sistema includono:(1) la differenza di attenuazione ottica tra i segnali Raman Stokes anti-Stokes, (2) la limitazione dell'SNR, (3) la deviazione di demodulazione dell'equazione di trasmissione Raman, e (4) il principio della riflessione ottica nel dominio del tempo che fa sì che il segnale di temperatura nella scala spaziale dell'ampiezza dell'impulso venga compresso in un punto. Il segnale di temperatura rilevato a questo punto è inferiore alla temperatura effettiva. In questo caso, i ricercatori hanno proposto e dimostrato una varietà di programmi avanzati di demodulazione della temperatura per migliorare l'accuratezza della temperatura.
La risoluzione spaziale e la distanza di rilevamento sono anche gli indicatori chiave dell'effettiva sensibilità dei sistemi di rilevamento a fibra ottica distribuita Raman. La risoluzione spaziale è definita come la distanza minima che il sistema di rilevamento a fibra ottica può distinguere tra due punti adiacenti. Un collo di bottiglia sta nel bilanciare la distanza di rilevamento con la risoluzione spaziale. La riduzione dell'ampiezza dell'impulso può ottimizzare la risoluzione spaziale del sistema, ma deteriora la distanza di rilevamento del sistema. Per ottimizzare la distanza di rilevamento e le prestazioni di risoluzione spaziale del sistema, i ricercatori hanno proposto molte soluzioni avanzate.
Attualmente, nel campo del moderno monitoraggio industriale, c'è una forte richiesta di rilevamento collaborativo a doppio parametro o addirittura multiparametro. Sfortunatamente, il tradizionale rilevamento Raman distribuito in fibra ottica è una tecnologia di rilevamento a parametro singolo basata sullo scattering Raman, che non è in grado di soddisfare questi requisiti. In questo caso, lo sviluppo di uno schema di rilevamento a doppio parametro basato su una singola fibra ottica diventa un importante problema tecnico per il rilevamento di fibre ottiche distribuite Raman. Allo scopo di risolvere i suddetti problemi, i ricercatori hanno proposto una varietà di soluzioni avanzate.
La ricerca è stata pubblicata su Light:Science &Applications + Esplora ulteriormente
