Почему оптическая рефлектометрия в импульсном режиме (OFDR) позволяет осуществлять распределённое зондирование с пространственным разрешением на уровне миллиметров?
Оптическая рефлектометрия в частотной области (OFDR) достигает пространственного разрешения на уровне миллиметров для распределенных измерений, используя принципы оптической интерференции и частотного анализа.
Вот подробное объяснение технических причин:
- Широкополосный источник света и интерферометрия: Системы OFDR обычно используют непрерывно перестраиваемый лазерный источник с узкой линией. Свет этого лазера разделяется: одна часть направляется в измерительное волокно (которое имеет распределенные отражения из-за рэлеевского рассеяния по всей его длине), а другая часть — в опорный путь. Свет, отраженный от измерительного волокна, интерферирует со светом из опорного пути.
- Сопоставление частоты и пространства: По мере того как лазер перестраивает диапазон оптических частот, интерференционный сигнал, регистрируемый фотодетектором, содержит информацию о пространственном распределении отражений вдоль волокна. В частности, частота биений в интерференционном сигнале прямо пропорциональна оптической разности хода между опорным плечом и точкой отражения в измерительном волокне.
- Преобразование Фурье: Быстрое преобразование Фурье (БПФ) применяется к этому интерференционному сигналу в частотной области. БПФ преобразует информацию о частоте в пространственную область, эффективно сопоставляя частоты биений с точными положениями вдоль волокна. Каждая уникальная частота биений соответствует определенному расстоянию вдоль волокна, где произошло отражение (из-за рэлеевского рассеяния).
- Высокое пространственное разрешение: Ключ к достижению пространственного разрешения на уровне миллиметров заключается в общем диапазоне перестройки частоты перестраиваемого лазера. Больший диапазон перестройки частоты (Δf) напрямую приводит к более высокому пространственному разрешению (Δz) в соответствии с соотношением Δz = c / (2 * n * Δf), где ‘c’ — скорость света, а ‘n’ — показатель преломления волокна. Используя лазеры с очень широкими и точными перестройками частоты, системы OFDR могут разрешать невероятно малые различия в оптической длине пути, соответствующие точкам измерения всего в нескольких миллиметрах друг от друга.
- Распределенные измерения: Поскольку рэлеевское рассеяние происходит непрерывно по всей длине стандартного оптического волокна, OFDR может эффективно рассматривать каждую точку как потенциальное место измерения, предлагая истинно распределенные измерения, а не измерения по дискретным точкам.
Хотя технология OFDR является передовой,
<a href=“https://www.ofscn.net/fbg-products/analyzer.html” target=“_blank”
OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogators</a
(которые обычно работают в волновой области для точечных измерений FBG) также играют важную роль в различных приложениях оптических волоконных датчиков. Они обеспечивают высокоточные измерения для дискретных точек, дополняя методы распределенных измерений.
Вот изображение OFSCN Fiber Bragg Grating Interrogator:
Более подробную информацию о нашем
<a href=“https://www.ofscn.net/fbg-products/analyzer.html” target=“_blank”
OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator</a
вы можете найти на нашем сайте.