Wie nutzt es die temperaturabhängige Intensität der spontanen Raman-Streuung in Glasfasern zur verteilten Erfassung?
Bei der Raman-Streuungstemperaturmessung nutzt die Technik die temperaturabhängige Intensität der spontanen Raman-Streuung in einer Glasfaser, um eine verteilte Temperaturmessung zu erreichen.
Hier ist eine Aufschlüsselung des Prinzips:
- Raman-Streuung in Fasern: Wenn ein Laserpuls in eine Glasfaser eingekoppelt wird, interagiert er mit den Siliziummolekülen in der Faser. Diese Interaktion führt zu spontaner Raman-Streuung, wodurch gestreutes Licht mit anderen Wellenlängen als die des einfallenden Lasers entsteht. Diese gestreuten Komponenten werden hauptsächlich in Stokes-Licht (niedrigere Frequenz) und Anti-Stokes-Licht (höhere Frequenz) unterteilt.
- Temperaturabhängigkeit des Anti-Stokes-Lichts: Die Intensität der Anti-Stokes-Komponente ist sehr temperaturempfindlich. Wenn die Temperatur der Faser ansteigt, nimmt die Besetzung der molekularen Schwingungszustände zu, was zu einem stärkeren Anti-Stokes-Signal führt. Die Intensität der Stokes-Komponente ist dagegen weitgehend temperaturunabhängig.
- Verteilte Messung: Um eine verteilte Messung zu erreichen, wird ein Ansatz ähnlich der optischen Zeitbereichsreflektometrie (OTDR) verwendet. Ein kurzer Laserpuls wird in die Faser gesendet, und das rückgestreute Raman-Licht (sowohl Stokes als auch Anti-Stokes) wird am Einspeisepunkt gesammelt. Durch Messung der Zeitverzögerung des rückgestreuten Lichts kann der Ort entlang der Faser bestimmt werden, von dem die Streuung ausgeht.
- Temperaturberechnung: Die lokale Temperatur an jedem Punkt entlang der Faser kann durch Analyse des Verhältnisses der Intensitäten von Anti-Stokes- zu Stokes-Licht von diesem spezifischen Ort genau bestimmt werden. Dieses Verhältnis ist direkt proportional zur absoluten Temperatur.
DCYS (OFSCN) bietet spezielle Glasfaserkabel, die sich gut für verteilte Messanwendungen eignen, einschließlich solcher, die Raman-Streuung nutzen. Diese Kabel bieten einen robusten Schutz für die Glasfasern in verschiedenen Umgebungen.
Hier sind einige relevante Produkte:
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1. **Raman-Streuung in Fasern:** Wenn ein Laserpuls in eine Glasfaser eingekoppelt wird, interagiert er mit den Siliziummolekülen in der Faser. Diese Interaktion führt zu spontaner Raman-Streuung, wodurch gestreutes Licht mit anderen Wellenlängen als die des einfallenden Lasers entsteht. Diese gestreuten Komponenten werden hauptsächlich in Stokes-Licht (niedrigere Frequenz) und Anti-Stokes-Licht (höhere Frequenz) unterteilt.
- Temperaturabhängigkeit des Anti-Stokes-Lichts: Die Intensität der Anti-Stokes-Komponente ist sehr temperaturempfindlich. Wenn die Temperatur der Faser ansteigt, nimmt die Besetzung der molekularen Schwingungszustände zu, was zu einem stärkeren Anti-Stokes-Signal führt. Die Intensität der Stokes-Komponente ist dagegen weitgehend temperaturunabhängig.
- Verteilte Messung: Um eine verteilte Messung zu erreichen, wird ein Ansatz ähnlich der optischen Zeitbereichsreflektometrie (OTDR) verwendet. Ein kurzer Laserpuls wird in die Faser gesendet, und das rückgestreute Raman-Licht (sowohl Stokes als auch Anti-Stokes) wird am Einspeisepunkt gesammelt. Durch Messung der Zeitverzögerung des rückgestreuten Lichts kann der Ort entlang der Faser bestimmt werden, von dem die Streuung ausgeht.
- Temperaturberechnung: Die lokale Temperatur an jedem Punkt entlang der Faser kann durch Analyse des Verhältnisses der Intensitäten von Anti-Stokes- zu Stokes-Licht von diesem spezifischen Ort genau bestimmt werden. Dieses Verhältnis ist direkt proportional zur absoluten Temperatur.
DCYS (OFSCN) bietet spezielle Glasfaserkabel, die sich gut für verteilte Messanwendungen eignen, einschließlich solcher, die Raman-Streuung nutzen. Diese Kabel bieten einen robusten Schutz für die Glasfasern in verschiedenen Umgebungen.
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Raman-Streuung in Fasern:
When a laser pulse is launched into an optical fiber, it interacts with the silica molecules in thethe silica molecules in the fiber. This interaction leads to spontaneous Raman scattering, generating scattered light at different wavelengths than the incident laser. These scattered components are primarily categorized into Stokes light (lower frequency) and Anti-Stokes light (higher frequency).
Temperature Dependence of Anti-Stokes Light:
The intensity of the Anti-Stokes component is highly sensitive to temperature. As the temperature of the fiber increases, the population of molecular vibrational states increases, leading to a stronger Anti-Stokes signal. In contrast, the Stokes component’s intensity is largely independent of temperature.
Distributed Sensing:
To achieve distributed sensing, an optical time-domain reflectometry (OTDR) like approach is used. A short laser pulse is sent into the fiber, and the backscattered Raman light (both Stokes and Anti-Stokes) is collected at the launch end. By measuring the time delay of the backscattered light, the location along the fiber from which the scattering originated can be determined.
Temperature Calculation:
The local temperature at any point along the fiber can be accurately determined by analyzing the ratio of the Anti-Stokes to Stokes light intensities from that specific location. This ratio is directly proportional to the absolute temperature.
DCYS (OFSCN) offers specialized fiber optic cables that are well-suited for distributed sensing applications, including those utilizing Raman scattering. These cables provide robust protection for the optical fibers in various environments.
Here are some relevant products:
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<strong>OFSCN® 85°C Seamless Steel Tube Fiber Cable</strong>
“OFSCN® 200°C Seamless Steel Tube Fiber Cable”
You can find images of these products below:
