Que tipo de interrogadores de detecção de fibra óptica a VIAVI oferece?
O portfólio de detecção de fibra da VIAVI inclui:
- DTS (detecção de temperatura distribuída) baseado na tecnologia de OTDR Raman
- DTSS (detecção de temperatura e tensionamento distribuída) baseado na tecnologia OTDR Brillouin
O que é um sensor de tensão de fibra óptica?
Um sensor de tensão de fibra óptica, também conhecido como medidor de tensão óptica, é uma fibra óptica usada para detectar ou perceber tensão por meio de um processo conhecido como detecção de tensão distribuída usando um OTDR (reflectômetro óptico no domínio do tempo) especializado. Esses sensores são usados para medir alterações de luz no sensor para detectar tensão em uma fibra, enquanto as áreas ao longo da fibra de vidro esticam-se para produzir alterações no vidro até que ele eventualmente se quebre sob tensão excessiva. Ao contrário dos medidores de tensão elétricos tradicionais, um sensor de tensão de fibra óptica passiva não exige eletrificação constante e é imune à interferência eletromagnética, que é percebida como ruído em um sistema de medidor de tensão elétrico. Tal ruído pode tornar as medições ilegíveis.
Devido a essa vantagem, eles são mais baratos de operar e podem ser usados em muitos ambientes físicos difíceis como dispositivos de medição confiáveis com sensibilidade extraordinária à mudança de tensão. Detecte a tensão transmitindo um pulso de luz pela fibra para medir a tensão no vidro. Esses tipos de medições podem ser feitas periodicamente com um OTDR portátil DTSS (detecção de temperatura e tensionamento distribuída) durante uma viagem de medição em campo ou em uma rotina automatizada usando um OTDR DTSS permanente montado em rack. A fibra óptica é leve, barata e a cobertura completa pode ser obtida fixando-se a fibra ao dispositivo sendo testado em vários locais.
Um sensor de tensão de fibra óptica pode ser usado para detectar tensão em diversos locais, por exemplo, ao longo de uma tubulação, em um cabo de telecomunicações, na terra, ao longo de uma ponte ou moinho de vento grande para proteger a infraestrutura, a vida humana e evitar danos ambientais. Todos os processos de medição adequados estabelecerão uma linha de base da tensão após a instalação do sensor de tensão de fibra óptica e medirão a alteração ao longo do tempo, permitindo que um alarme automático acione a notificação de risco caso um limite de tolerância especificado seja violado.
Como a infraestrutura pode ser inspecionada periodicamente?
Usando um dispositivo portátil, como a plataforma MTS-8000 da VIAVI com um módulo DTS ou DTSS, um técnico pode ir a campo e fazer medições de campo nas fibras. Alternativamente, usando o ONMSi e uma OTU (unidade de teste óptico) montada em rack com um módulo DTS ou DTSS monitora as fibras usando traços periódicos que são configurados para sinalizar se houver uma alteração a partir do início do traço de referência.
Quais são os benefícios econômicos do uso de sensores de fibra óptica distribuídos em relação aos sensores eletromecânicos tradicionais?
Os sensores de fibra óptica são bem mais baratos e requerem menos mão de obra para instalar e utilizar como uma rica fonte de pontos de dados. As fibras no cabo compõem o sensor distribuído e esse material é barato, leve e fácil de conectar ou incorporar em um objeto sob teste.
As fibras são sensores distribuídos altamente confiáveis que não requerem corrente elétrica constante para produzir dados, além de serem imunes às interferências eletromagnéticas e de radiofrequência. Historicamente, sensores elétricos pesados e cabeados que precisam de muita mão de obra para instalação são a principal fonte de dados para obtenção de dados de deformação ou temperatura.
Sensores eletromecânicos podem falhar, ser intrusivos e ter custo proibitivo, além de precisarem de uma fonte de energia. Em locais em que a energia não está disponível facilmente ou, corrosão, vibração ou IEM é um problema, esses sensores não são práticos. A entrada ou saída de ruídos elétricos e de rádio distorcem seus dados de medição. Uma ponte que precisa de monitoramento de segurança é um candidato em potencial para monitoramento econômico com sensor de fibra óptica, na qual as fibras podem ser incorporadas ou conectadas retroativamente para detectar deformações e risco de falhas, antes que estas ocorram. Desde que a fibra não seja excessivamente flexionada, pode ser instalada em um formato de onda senoidal para possibilitar mais pontos de dados em uma superfície. Um OTDR pode detectar micro e macrocurvaturas e pode ser usado para otimizar a deformação e as curvas na instalação do sensor de fibra se for necessário esticar levemente a fibra durante a aplicação.
Quais vantagens e tipos de dados podem ser obtidos de sensores de fibra óptica?
Os sensores de fibra óptica podem fornecer vários tipos de dados por meio de um reflectômetro óptico no domínio do tempo (OTDR), incluindo dados sobre acústica, deformação, temperatura e propriedades de transmissão de luz que indicam movimento ou curvas e quebras na fibra. Esses dados podem ser fornecidos ao longo de toda a extensão das fibras em vez de ficarem limitados a locais de sensores posicionados de forma discreta e intermitente. Por exemplo, usar um OTDR para medir esses itens revelará onde a temperatura muda por um determinado valor ao longo do trecho da fibra. É possível ver também onde há deformação na forma como o alongamento inicia e termina na fibra. Em telecomunicações, a deformação precisa ser evitada e, portanto, medi-la protege a rede e permite minimização e reparo proativo da deformação no cabo. Se alguém precisar monitorar uma ponte, a deformação no sensor de fibra pode indicar movimentação da ponte, como abaulamento, afundamento ou tensionamento causados pela separação das placas da ponte.
Considere a medição de temperatura ao longo de um edifício que requer um range de temperatura bem específico, como um data center, uma usina nuclear ou a instalação de armazenamento de um banco de sangue. Sensores termostáticos tradicionais alimentados com energia são instalados em diversos locais e fazem leituras periódicas de pontos discretos. Sensores de temperatura eletrônicos são caros e requerem alimentação elétrica constante. O que acontece quando um local não tem um sensor ou o sensor falha devido à queda de energia, temperaturas extremas ou interferência eletromagnética (IEM)? A temperatura não é regulada de forma ideal criando um ponto quente ou frio. Uma rede de sensores de fibra óptica, na forma de um ou mais cabos de fibra, pode ser instalada em um edifício para obter leituras em locais contínuos. A rede de fibra pode fornecer mais pontos de dados para uma melhor cobertura com um custo mais baixo e maior confiabilidade. Um pulso de luz emitido por um OTDR a laser é tudo o que é necessário para interrogar o sensor de fibra e o dispositivo pode ser alimentado por uma bateria em caso de falta de energia por mais de um dia.
Quais são algumas das aplicações inovadoras de sensores de fibra óptica?
Monitoramento de cabo de fibra de dados e de telecomunicações:
Cabos de comunicações são instalados em todo o mundo em ambientes inóspitos, subterrâneos, submarinos e aéreos, nos quais gelo, vento, movimento/erosão da terra, ondas, vandalismo e erro humano constantemente deformam ou quebram os cabos, causando paradas e degradação dos serviços. Os cabos às vezes são esticados acidentalmente durante a instalação. Uma vez sobrecarregado, o cabo corre o risco de quebrar e a vida útil do cabo é reduzida drasticamente de 35 a 40 anos para potencialmente apenas alguns meses.
Cabos submarinos e de longa distância são essenciais; entretanto, sua manutenção é difícil em condições climáticas adversas ou em locais remotos e perigosos. A detecção de deformação distribuída usando um sensor de fibra óptica permite ao proprietário de um cabo de rede testar a fibra na instalação e, em seguida, monitorar uma fibra apagada (dark fiber) quanto a risco de deformação excessiva e mudanças na deformação quando estiver em operação, para minimizar quebras. Recentemente, houve uma quebra em um cabo submarino na Mauritânia que desconectou toda a rede de internet durante dois dias. Isso aconteceu porque um barco de pesca arrastou o cabo da Costa Africana à Europa no fundo do mar e ele quebrou. Se este cabo tivesse sido monitorado quanto à deformação, um alarme poderia ter sido disparado à medida que o cabo era arrastado, antes que quebrasse. No caso de uma quebra, um OTDR Rayleigh clássico poderia ter localizado a quebra com precisão de um metro, reduzindo assim o tempo de parada.
Imagine agora um cabo aéreo com uma carga de gelo excessiva. A operadora da rede pode monitorar os cabos e localizar os segmentos nos quais uma equipe de manutenção deve fazer a remoção do gelo para evitar deformação excessiva. Depois da ocorrência de um evento de deformação, o cabo pode ser testado em relação a medições de tolerância da máxima tensão admissível (MAT) para que sua substituição possa ser priorizada. Estão disponíveis tanto OTDRs sensores de fibra óptica com DTSS portáteis quanto OTDRs de interrogação de fibra, montados em rack.
Reparo de cabo de comunicação e cobrança de cobertura de seguro:
A causa mais comum da quebra do cabo ocorre na escavação durante a construção. Muitas vezes, quando a quebra é localizada, o cabo é emendado ou conectado no local da quebra. Entretanto, pode ser que isso resolva o problema apenas temporariamente porque a deformação danificou muitos metros de cabo em ambos os lados da quebra, enquanto a retroescavadeira arrastava o cabo para fora do solo.
O cabo pode quebrar novamente quando é reinstalado ou ficar degradado ou danificado demais para fornecer um serviço adequado. Reparos repetidos são caros e provocam paradas adicionais no serviço. Ao fazer medições da deformação distribuída com um OTDR sensor de fibra óptica em ambas as direções, quando ocorre uma quebra, o técnico pode fornecer provas científicas para demonstrar com precisão quais seções do cabo precisam ser substituídas. Essa prova pode ser usada para cobrar o responsável pelo custo do dano. Isso previne ainda envios repetidos de equipes de reparo e interrupções de serviço aos clientes, bem como reparos desnecessários em trechos de cabos bons que não sofreram danos por deformação.
Detecção de vazamento em dutos ou barragens:
Dutos transportam todo tipo de materiais caros e potencialmente cáusticos nos setores de petróleo, químico, alimento, resíduo e água. Um derramamento ou vazamento que cause contaminação no duto ou roubo pode provocar problemas catastróficos. O monitoramento do duto é feito pela medição de fibras , quanto a temperatura e deformação ao longo da tubulação. De forma semelhante pode ocorrer a monitoração uma barragem ou dique. Um vazamento é suspeito se houver uma mudança dramática na temperatura, na deformação ou nas propriedades de refletância de luz na fibra. A temperatura pode ser um indicativo de vazamento ou tap, a deformação é um indicativo do risco de quebra devido à movimentação inesperada, e o problema pode ser localizado dentro de um metro, usando análise clássica de OTDR de espalhamento de Rayleigh da refletância da luz. Um interrogador óptico combinado, para deformação, temperatura e refletância da luz, pode ser usado em uma solução OTDR para monitoramento, montada em rack, para monitorar continuamente os sensores de fibra conectados ao duto. Os sensores de fibra óptica fornecem detecção precisa, permitindo que parada, inspeção e reparos sejam feitos rapidamente.
Detecção de pontos quentes em linha de alta tensão:
Pontos quentes em usinas de transmissão de energia elétrica provocam ameaça de incêndio com risco de vida e danos à infraestrutura. Um exemplo recente pode ter ocorrido na Califórnia, EUA, quando um incêndio florestal pode ter sido iniciado por um ponto quente elétrico ou pela queda de um cabo elétrico. Vidas e propriedades foram perdidas e agora a concessionária de energia está enfrentando processos judiciais e risco de falência.
A detecção remota de fibra usando detecção de temperatura distribuída (DTS) é a única forma econômica para monitorar tais problemas, com bem menos despesas do que o custo de um evento tão catastrófico. Uma fibra é instalada ao longo da linha de transmissão para monitorar a linha remotamente. Um alarme é disparado quando o sistema do sensor de fibra óptica detecta um aumento na temperatura, uma deformação ou curva que pode indicar uma queda da linha. Ao emparelhá-la com análise de OTDR Rayleigh, uma localização precisa pode ser determinada quando há uma mudança gradual ou abrupta na posição da fibra, comparando-se um traço de referência com um traço periódico constante. O alarme pode disparar uma parada de emergência na energia e investigar as linhas de transmissão. Como a análise de fibra usando um sensor de fibra óptica é imune a IEM, ela é a fonte ideal de dados nesse ambiente com elevado nível de IEM.
Saiba mais sobre detecção de fibra, teste de fibras e monitoramento de fibras ópticas.