Распределённый волоконно-оптический мониторинг

Компания LNDC Kazakhstan является инжиниринговым центром волоконно-оптических систем мониторинга. Оптоволоконный температурный, акустический и геотехнический мониторинг применяется для получения и обработки данных в реальном времени, где распределенным датчиком является само оптическое волокно. Интегрированные решения для мониторинга на основе оптического волокна обеспечивают непревзойденную точность для принятия быстрых и качественных решений в таких отраслях, как горнодобывающая и нефтегазовая промышленность, инфраструктура, экология и наука о Земле.

Применение

Горнодобывающая промышленность	Нефтегазодобывающая промышленность	Инфраструктура
- Мониторинг гидротехнических сооружений(ГТС) - Измерение технологических потоков на ГОК - Микросейсмический мониторинг - Наземный и скважинный сейсмический мониторинг	- Профилирование потока в скважине - Мониторинг целостности скважины - Мониторинг гидравлического стимулирования - Сейсмический мониторинг скважины	- Мониторинг плотин - Мониторинг магистральных трубопроводов - Геотехнический мониторинг (туннели, железные и автодороги, мосты) - Мониторинг технологических процессов (корпус реактора, резервуары)

Продукция

	DAS Истинный фазово-когерентный интеллектуальный распределенный акустический датчик iDAS - это оптоэлектронная система, которая непрерывно регистрирует истинный акустический сигнал на пути оптического волокна длиной в десятки километров. Лучший в мире распределенный акустический датчик iDAS имеет новую архитектуру оптоэлектроники, которая позволяет производить цифровую регистрацию акустических полей в любом месте вдоль одномодового или многомодового оптического волокна. Интеллектуальный распределенный акустический датчик iDAS использует фазу Рэлеевского обратного рассеяния света для демодуляции событий динамической деформации вдоль оптического волокна. iDAS может измерять изменения локальной осевой деформации с разрешением пикнометра (1 x 10-12) и имеет широкую полосу частот обнаружения сигнала от миллигерц до > 50 килогерц с самым широким динамическим диапазоном на рынке. Преимущества: • Самое точное разрешение выборки 25 см • Частота дискретизации 1 кГц-100 кГц • Дальность действия до 40 км • Легко развертывается в удаленных и агрессивных средах • Наилучшее пространственное разрешение 1 м • Диапазон частот от 0,01 Гц до 50 кГц • Динамический диапазон = > 120 дБ • Совместим со стандартным одномодовым и многомодовым оптическим волокном
	DTS Разработанный для удаленной работы в суровых климатических условиях, XT-DTS обладает превосходной точностью и надежностью, лучшим в своем классе диапазоне рабочих температур и низком энергопотреблении, что позволяет работать с возобновляемыми источниками энергии. XT-DTS можно настраивать и управлять за пределами объекта с помощью беспроводной или спутниковой связи, что позволяет осуществлять удаленный сбор данных и оптимизировать затраты, эффективно управлять рисками даже в отдаленных недоступных местах. Теперь доступен с 4 или 8 оптическими каналами, пространственное и температурное разрешение XT-DTS можно оптимизировать в диапазонах 2, 5 и 10 км (XT-DTS M) или 10, 20 и 35 км (XT-DTS L). Добавлена функция режима гибернации со сверхнизким энергопотреблением 2 мВт. Преимущества: • Лучший в своем классе диапазон рабочих температур от –40 ° C до + 65 ° C для XT-DTS M и от –20 ° C до + 60 ° C для XT-DTS L • Удаленная настройка и управление с прилагаемым удобным ПО • Файлы необработанных данных легко просматривать и конвертировать в файлы CSV для прямого анализа с помощью прилагаемого ПО DTS Viewer • Оптимальный интервал выборки 25 см в диапазоне измерений до 10 км и выборка 1 м до 35 км • Оптимальное по диапазону пространственное и температурное разрешение от 65 см и 0,01 ° C для XT-DTS M и от 2,1 м и 0,03 ° C для XT-DTS L • Низкое энергопотребление (12–24 В постоянного тока) • Режим гибернации со сверхнизким энергопотреблением 2 мВт • Системная интеграция легко реализуется с помощью доступного независимого языка программирования SDK. • Увеличенная емкость встроенного хранилища данных
	DSS Интеллектуальный распределенный тензодатчик, новейшая инновация, представляет собой универсальную волоконно-оптическую систему, которая измеряет абсолютную статическую нагрузку вдоль одномодового или многомодового волоконно-оптического кабеля до уровня разрешения микродеформации. Запросчик получает полный профиль деформации с каждым лазерным выстрелом. Это означает, что данные о деформации с низким уровнем шума могут быть собраны с временем усреднения менее секунды. Эта преобразующая производительность достигается за счет использования высокоточной интерферометрической оптической архитектуры. Данные о деформации могут использоваться для различных задач, независимо или в сочетании с выходными данными одного из других распределенных датчиков, например акустического DAS. Одновременное получение данных с помощью DSS и DTS также обеспечивает оптимальную температурную коррекцию для точных измерений деформации. Без коррекции система DSS будет видеть изменение температуры 1°C как изменение деформации 20με. Добавление данных с DTS позволяет корректировать разрешение деформации до 2με. Это постепенное изменение производительности наиболее применимо для долгосрочного мониторинга, где колебания температуры по длине волокна могут меняться со временем и/или где точка деформации не известна заранее. Преимущества: • Прекрасное разрешение, высокая скорость, измерение абсолютной деформации • Объединение данных и температурная коррекция при использовании с Silixa DAS или DTS.

Инновационные технологии

Распределенный волоконно-оптический мониторинг - это технология, которая обеспечивает непрерывные измерения в реальном времени по всей длине оптоволоконного кабеля. В отличие от традиционных технологий, которые основываются на дискретных датчиках, измеряющих в заранее определенных точках, распределенный оптоволоконный мониторинг использует оптическое волокно в качестве распределенного датчика. Оптическое волокно является чувствительным элементом без каких-либо дополнительных преобразователей на оптическом пути. Запросчик работает по принципу радара: он посылает серию импульсов в оптоволокно и регистрирует возврат естественного рассеянного сигнала с течением времени. При этом распределенный датчик производит измерения во всех точках волокна. Поскольку оптоволокно является датчиком, это также экономичный метод, который можно легко развернуть даже в самых суровых и самых необычных условиях.

Распределенный оптоволоконный мониторинг используется для сбора данных о температуре, акустике и деформации.

Оптическое волокно изготовлено из чистого стекла (кремнезема) толщиной с человеческий волос. Он состоит из двух частей: внутренней сердцевины и внешней оболочки. Оболочка представляет собой стеклянный слой, состоящий из стекла с более низким показателем преломления, чтобы поддерживать направление света внутри сердцевины. Обе части покрыты одним или несколькими слоями первичного полимерного покрытия для защиты и простоты обращения.

В соответствии со стандартами коммуникационных приложений существует два основных типа оптических волокон. Это одномодовые, предназначенные для связи на дальние расстояния, и многомодовые для связи на короткие расстояния. Многомодовые волокна имеют большую сердцевину (от 45 до 50 микрон), чем одномодовые волокна (8–10 микрон), что позволяет распространять большее количество световых мод.

Типичный диаметр оптического волокна составляет 125 микрон, который увеличивается до 250 микрон, если мы учитываем толщину стандартного акрилатного покрытия. Многомодовые волокна обычно используются для измерения температуры, в то время как одномодовые волокна в основном используются для распределенного акустического измерения или измерения деформации. Хотя температурные и акустические датчики могут использоваться как с одномодовым, так и с многомодовым волокном, характеристики температурной системы оптимизируются, когда она используется с многомодовым. Характеристики акустического датчика оптимизированы с использованием одномодового волокна.

Волоконно-оптические кабели могут содержать множество волокон, которые могут быть как одного типа, так и их комбинации. Конструкция кабеля зависит от условий монтажа, эксплуатации и применения.

Как работает распределенное измерение температуры DTS?

Основным принципом DTS является измерение температуры на основе комбинационного рассеяния в сочетании с оптической рефлектометрией во временной области (OTDR). В волокно запускается короткий световой импульс. Распространяющийся вперед свет генерирует рамановский свет, рассеянный в обратном направлении, на двух различных длинах волн из всех точек вдоль волокна. Длины волн рамановского света, рассеянного назад, отличаются от длины волны света, распространяющегося вперед, и называются «стоксовыми» и «антистоксовыми». Амплитуда стоксова и антистоксова света отслеживается, а пространственная локализация обратно рассеянного света определяется на основе знания скорости распространения внутри волокна. Амплитуда стоксова света очень слабо зависит от температуры, в то время как амплитуда антистоксова света сильно зависит от температуры.

Температурный профиль в оптическом волокне рассчитывается исходя из отношения амплитуды стоксова и антистоксова света. Типичная система характеризуется пространственным и температурным разрешением. Пространственное разрешение — это минимальное расстояние от датчика для измерения скачкообразного изменения температуры вдоль оптического волокна. Температурное разрешение — это мера точности определения абсолютной температуры.

Температурное разрешение зависит от времени измерения и частоты повторения пусковых импульсов. Энергия и продолжительность лазерного импульса точно контролируются и оптимизируются при максимальной длине измерения, чтобы обеспечить наилучшее доступное разрешение по температуре в приемлемых пределах точности. По мере увеличения времени отбора проб разрешение по температуре улучшается, а полученные значения температуры становятся более точными.

DTS производит выборку данных с довольно высокой скоростью, что позволяет записывать данные с интервалом всего 12,5 см с температурным разрешением всего 0,01 ° C. Существует компромисс между температурным разрешением, пространственным разрешением, временем измерения и длиной волокна. Пространственное разрешение и время усреднения определяются пользователем в программном обеспечении и могут изменяться оператором по мере необходимости.

Как работает интеллектуальный распределенный акустический датчик iDAS?
Технология iDAS измеряет акустический сигнал во всех точках на многокилометровом оптоволокне, как если бы это была вереница микрофонов. Интеллектуальный распределенный акустический датчик работает путем подачи импульса лазерного света в оптическое волокно. Когда этот импульс света проходит по оптическому пути, взаимодействия внутри волокна, которые приводят к отражениям света, известным как обратное рассеяние, определяются крошечными деформациями внутри волокна, которые, в свою очередь, вызываются локализованной акустической энергией. Этот обратно рассеянный свет возвращается по оптоволокну к iDAS, где производится выборка. Синхронизация по времени лазерного импульса позволяет точно сопоставить событие обратного рассеяния с расстоянием по волокну.

После того, как световой импульс прошел до конца волокна, а любые отражения вернулись к опросчику, волокно можно считать «темным», и последующий лазерный импульс может быть введен без риска интерференции. Для каждого лазерного импульса все расстояние волокна измеряется в каждой точке по длине, обычно через каждый 1 метр. Результатом является непрерывная акустическая выборка по всей длине оптического волокна без перекрестных помех и с частотным диапазоном от миллигерц до более 100 кГц и динамическим диапазоном более 120 дБ. IDAS - истинный акустический датчик, поскольку он точно воспроизводит звук по фазе, частоте и амплитуде. Эта возможность имеет решающее значение для передовых методов обработки, используемых во многих приложениях, и не характерных для некоторых систем DAS, представленных в настоящее время на рынке, которые могут не обеспечивать стабильность амплитуды или точность фазы, необходимые для расширенной обработки.


Ключевой отличительной особенностью iDAS является возможность одинаково хорошо проводить измерения как на одномодовом, так и на многомодовом волокне, что позволяет дооснащать iDAS на существующей установке многомодового волокна или использовать многомодовые кабели DTS для выполнения полного спектра услуг iDAS.

Задать вопрос о продукции