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¿Cuál es la diferencia con la detección distribuida de sensores (DTS) que se puede medir en cualquier lugar?

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En el campo de la ingeniería de detección por fibra óptica, la detección cuasi-distribuida por fibra óptica (Quasi-Distributed Sensing) y la detección totalmente distribuida por fibra óptica (Fully Distributed Sensing, generalmente se refiere a tecnologías como DTS), aunque ambas utilizan fibra óptica como medio de transmisión, difieren fundamentalmente en sus mecanismos físicos subyacentes, continuidad espacial y escenarios de aplicación.

A continuación, se presenta una comparación de las tecnologías centrales y un análisis físico de ambas:

1. Diferencia Central en Concepto y Continuidad Espacial

  • Detección Totalmente Distribuida por Fibra Óptica (Fully Distributed Sensing, como DTS)
    • Principio:** La fibra óptica completa actúa tanto como medio de transmisión como “sensor continuo”.
    • Característica:** Cada punto de la fibra óptica (en todas partes) participa en la medición de cantidades físicas.
    • Mecanismo de Localización:** Utiliza técnicas de reflectometría en el dominio del tiempo de la luz (OTDR) o en el dominio de la frecuencia de la luz (OFDR). La posición espacial exacta donde ocurre el cambio de cantidad física se determina midiendo la diferencia de tiempo o frecuencia de la propagación de la luz en la fibra. Logra la medición al recopilar la luz de retrodispersión intrínseca (como dispersión Raman, Brillouin o Rayleigh) generada por la vibración de la red o las fluctuaciones de densidad dentro de la fibra óptica.
  • Detección Cuasi-Distribuida por Fibra Óptica (Quasi-Distributed Sensing, como FBG)
    • Principio:** Los sensores se distribuyen solo en “puntos discretos específicos” de la fibra óptica; la fibra óptica en sí no participa en la detección.
    • Característica:** Generalmente se forman múltiples redes de fibra óptica (FBG) escritas en ubicaciones específicas de una sola fibra, creando una “cadena/arreglo de sensores”. Los datos de temperatura, deformación, etc., solo se pueden obtener en los puntos donde se escriben las redes (puntos de medición). Las secciones de fibra óptica normales entre dos redes no tienen capacidad de detección (son zonas ciegas).
    • Mecanismo de Localización:** Utiliza principalmente la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda (WDM), asignando a cada red una longitud de onda de reflexión inicial diferente \lambda_B = 2 n_{eff} \Lambda . El decodificador distingue la posición de cada punto de medición identificando las diferentes longitudes de onda espectrales.

2. Comparación de Indicadores Técnicos y Rendimiento

Dimensión del Indicador Detección Cuasi-Distribuida por Fibra Óptica (Ejemplo: Sistema FBG) Detección Totalmente Distribuida por Fibra Óptica (Ejemplo: Raman-DTS / OFDR)
Mecanismo de Señal Física Reflexión de banda estrecha de la red de fibra óptica (señal muy fuerte) Retrodispersión intrínseca de la propia fibra óptica (señal muy débil)
Continuidad Espacial Puntos múltiples discretos, con zonas ciegas de medición entre puntos Espacialmente completamente continua, teóricamente sin zonas ciegas de medición
Velocidad de Medición (Frecuencia de Muestreo) Extremadamente rápida. La frecuencia de muestreo de datos suele ser de 10 \text{ Hz} a 100 \text{ Hz} , o incluso a nivel de \text{kHz} , ideal para medir vibraciones dinámicas o procesos transitorios. Relativamente lenta. Dado que la señal de retrodispersión suele estar por debajo de -50 \text{ dB} , se requiere una gran cantidad de acumulación de pulsos de luz y promediación de señales. Un escaneo completo único suele llevar de unos segundos a varios minutos (excepto en casos especiales de DAS).
Límite de Puntos de Medición por Canal Limitado por el ancho de banda de la fuente de luz del decodificador (generalmente 40 \text{ nm} entre 1525 \text{ nm} y 1565 \text{ nm} ). Para evitar la superposición de longitudes de onda entre puntos de medición adyacentes, una sola fibra generalmente se limita a 5 a 10 puntos de medición. Casi ilimitado. Una fibra de 10 \text{ km} con una resolución espacial de 1 \text{ m} equivale a tener 10,000 puntos de medición continuos.
Precisión y Relación Señal/Ruido La reflectividad suele ser superior al 10\% al 99\% , el espectro de reflexión es nítido, con una relación señal/ruido, resolución de longitud de onda y precisión de medición extremadamente altas. Señal débil, susceptible a interferencias de ruido y pérdidas de fibra de larga distancia, requiere algoritmos complejos para extraer señales débiles.

3. Productos y Aplicaciones Relacionados de Dacheng YongSheng (OFSCN®)

En ambas direcciones tecnológicas, Dacheng YongSheng (OFSCN®) ofrece sensores encapsulados de alto rendimiento y alta confiabilidad, cables de detección y sistemas de decodificación:

A. Productos Relacionados con Sistemas de Detección Cuasi-Distribuida

Si necesita monitoreo discreto multipunto, de alta velocidad y alta precisión de cantidades físicas locales, se recomienda la cadena de sensores cuasi-distribuida basada en FBG y el decodificador:

  1. OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor

  2. OFSCN® 500°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor

    • Ventajas Técnicas:** Admite diseño en serie multipunto, proporcionando una excelente estabilidad de longitud de onda en entornos de temperatura extrema. Se recomienda no exceder 5 puntos de medición por sensor.

  3. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter)

    • Ventajas Técnicas:** Diseñado específicamente para monitoreo de deformación cuasi-distribuida, se pueden personalizar múltiples segmentos de medición.

  4. OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator

B. Productos Relacionados con Sistemas de Detección Totalmente Distribuidos

Si utiliza un conjunto completo de equipos de detección totalmente distribuidos basados en “Raman-DTS” o “Rayleigh Scattering OFDR”, los cables de detección de acero inoxidable sin costuras especiales proporcionados por Dacheng YongSheng (OFSCN®) pueden ofrecer una protección física estable para su medición continua y de larga distancia:

  1. OFSCN® 200°C Distributed Fiber Temperature Sensor

  2. OFSCN® 85°C Distributed Fiber Temperature Sensor

  3. OFSCN® 300°C Distributed Fiber Temperature Sensor

  4. OFSCN® 700°C OFDR Micro All-Metal Strain Sensor

4. Resumen y Guía de Selección

  • Cuando necesite medir “tendencias globales” (como fugas de agua a gran escala en presas, fugas en oleoductos de larga distancia, monitoreo de incendios en túneles): La detección totalmente distribuida por fibra óptica (DTS) es la única solución factible, ya que es imposible predecir en qué metro ocurrirá la fuga.
  • Cuando necesite medir “detalles de alta frecuencia y precisión local” (como el aumento de temperatura localizado en placas de electrodos, la fuerza durante la inserción de maquinaria médica, el monitoreo de vibraciones de puentes o alas de aviones de alta velocidad): La detección cuasi-distribuida basada en FBG, debido a su altísima relación señal/ruido y su velocidad de respuesta física extremadamente rápida, es una opción de ingeniería superior.