Yleiskatsaus hajautettuihin kuituoptisiin antureihin

Hajautettu optinen kuituanturi on anturi, joka käyttää ainutlaatuista hajautettua optisen kuidun havaitsemistekniikkaa mittaamaan tai seuraamaan spatiaalista jakautumista ja ajallisesti vaihtelevaa tietoa optisen kuidun lähetysreitillä. Se järjestää aistivan optisen kuidun kentän varrelle ja voi samanaikaisesti saada mitatun kentän spatiaalisen jakautumisen ja muutostiedot ajan myötä, mikä on houkuttelevaa monissa teollisissa sovelluksissa. Hajautetun optisen kuiduntunnistusjärjestelmän periaate on käyttää optista kuitua anturiherkänä elementtinä ja lähetyssignaaliväliaineena samanaikaisesti ja ottaa käyttöön kehittynyt otdr-tekniikka ja ofdr-tekniikka lämpötilan ja rasituksen muutosten havaitsemiseksi eri asennoissa optisen kuidun varrella todella hajautetun mittauksen toteuttamiseksi.　Mikronoptikkojen lämpötilan mittauksen periaate on hajautettu lämpötilantunnistusjärjestelmä, joka perustuu ramanin sirontavaikutukseen; venymän mittauksen periaate on brillouiinisirontaan perustuva hajautettu lämpötilan ja rasituksen tunnistusjärjestelmä, joka voi mitata lämpötilaa ja rasitusta samanaikaisesti. Se käyttää tunnistuskuitua, joka on herkkä tietylle mitatulle kentälle, mittaamaan perushäviötä tai sirontaa kuidun pituudelta. Yleensä käytetään otdr-tekniikkaa (optinen aika-alueheijastin) tekniikkaa, hanki mitatun kentän paikkatietoisuustiedot lähtötiedoista. Siksi tämä jatkuva jakeluanturi voi saada mitatun kentän jakautumisen optisen kuidun pituudelta tietyllä spatiaalisella resoluutiolla. Otdr-tekniikka on tällä hetkellä välttämätön laite vikojen (kuten katkaisupisteen) sijainnille ja diagnoosille optisen kuidun viestinnässä.　Hajautetun optisen kuituanturin perusmuoto on käyttää suoraan otdr: tä liiallisen paikallisen häviön havaitsemiseksi optisen kuidun pituudelta.　Hajautettu optisen kuidun lämpötilan tunnistus osoitettiin alun perin. Se käyttää ominaisuutta, että takaisinsirontakerroin muuttuu lämpötilan mukana. Mittausherkkyyden parantamiseksi käytetään nestemäistä ydinkuitua. Tämän järjestelmän haittana on, että kiinteän ytimen kuidun herkkyys on erittäin alhainen, nesteydinkuitu on epäkäytännöllinen ja vastaanotettu signaali liittyy tilarakenteeseen. Koska yksimuotoisten kuitujen birefringenssiparametrit ovat herkkiä monille fyysisille määrille, kuten rasitukselle, paineelle, sähkökentälle ja magneettikentälle. Siksi tällä johdannaisella otdr-tekniikalla on laaja sovelluspotentiaali.　Otdr-perustekniikka on pohjimmiltaan optinen tutka. Optisen etäisyyden periaate tavallisen tutkan ja hajautetun optisen kuituanturin välillä on samanlainen. Mittauksen spatiaalisen resoluution parantamiseksi on johdettu erilaisia tekniikoita, kuten jatkuva aaltoalueen säätö (fmcw), jotka ovat olennaisesti optisia taajuusalueen heijastustekniikoita (ofdr).　Useat tutkijat ovat raportoineet käyttäneensä Ramanin sirontaa ja lämpötilan välistä suhdetta hajautetun lämpötilan tunnistuksen muodostamiseen. Yksi on käyttää parannettua otdr: tä analysoimaan Stokesin ja Stokesin vastasirontaisten komponenttien suhdetta. Äskettäin on raportoitu hajautettu lämpötila-anturi, joka mittaa vain Stokes-vastaisen komponentin ja kaksipäisen Raman otdr: n, jonka mittauspituus on 950 m ja lämpötilaresoluutio.　Tämän järjestelmän suurin haittapuoli on, että Raman-sirontakerroin on hyvin pieni, lähes 3 suuruusluokkaa pienempi kuin Rayleigh-sironta, joten se vaatii suuritehoisen laserin ja korkean vahvistuksen matalakohinavahvistimen.　Viime aikoina jotkut ihmiset ovat tutkineet harvinaisten maametallien lämpötilan ja imeytymisen tai fluoresenssin välistä suhdetta hajautetun lämpötilan tunnistuksen muodostamiseksi. Fluoresenssiominaisuuksien käyttö edellyttää kuitenkin, että harvinaisten maametallikuitujen fluoresenssiaika on lyhyt.