Fiber Optic Sensors

Волоконно-оптические датчики

Лучшие в отрасли модульные системы мониторинга оптоволокна в портативном и стоечном исполнении

VIAVI предлагает решения для распределенного измерения температуры (DTS) и распределенного измерения температуры и деформации (DTSS) с использованием оптического рефлектометра (OTDR) для тестирования оптических потерь, температуры и деформации с помощью модулей Brillouin-OTDR и Raman-OTDR для портативных MTS 8000 и 6000, OneAdvisor и FTH-9000 для удаленного тестирования оптоволокна.

ПРОДУКТЫ

ONMSi Remote Fiber Test System (RFTS)

Система удаленного тестирования оптоволокна (RFTS) ONMSi

Система управления оптическими сетями ONMSi для базовых сетей, городских сетей, сетей доступа и сетей FTTH.

Платформа MTS-8000

Платформа MTS-8000 является платформой тестирования с лучшими в мире возможностями масштабирования для развертывания высокоскоростных сетей следующего поколения (40G и 100G) Это многофункциональная платформа с возможностями физического, оптического и транспортного/Ethernet тестирования.
Fiber Test Head (FTH-9000)

FTH-9000

Adaptive Fiber Test Head FTH-9000 for Remote Fiber Test with OTDR module and Internal Switch Options
DTSS on the T-BERD/MTS-8000 platform

DTSS B-OTDR для платформы MTS 8000

Портативное устройство DTSS для платформы MTS 8000 привносит новую технологию DTSS в сочетании с уникальной портативностью и мощными возможностями. Продукт также предлагается в виде устанавливаемого в стойку тестового блока в OTU-8000 для совместной работы с ONMSi для развертывания стационарного решения мониторинга оптоволокна.
OTU-8000 Optical Test Unit

Система опторефлектометрии OTU-8000

Автоматизация мониторинга оптической сети с помощью модульного, автоматизированного, устанавливаемого в стойку прибора для оптической рефлектометрии с широким выбором модулей оптических рефлектометров как для традиционной трассировки оптического рефлектометра, так и для измерений DTS/DTSS (распределенное измерение температуры / распределенное измерение температуры и деформации).

Какие типы устройств зондового измерения оптоволокна предлагает компания VIAVI?

Портфель зондовых контрольно-измерительных устройств VIAVI для оптоволокна включает в себя:

  • Устройства DTS (распределенное измерение температуры) на базе технологии оптического рефлектометра (OTDR) по методу Рамана
  • Устройства DTS (распределенное измерение температуры и механических воздействий) на базе технологии оптического рефлектометра (OTDR) по методу Бриллюэна

Волоконно-оптический тензодатчик, называемый также оптическим тензодатчиком, представляет собой оптическое волокно, используемое для обнаружения или измерения деформации посредством процесса, известного как распределенное измерение деформации, с использованием специализированного оптического рефлектометра (OTDR) (оптического рефлектометра во временной области). Эти датчики используются для измерения изменений освещенности в датчике для обнаружения деформации волокна, поскольку участки вдоль стекловолокна растягиваются, вызывая изменения в стекле до тех пор, пока оно не сломается под чрезмерным действием напряжения. В отличие от традиционных электрических тензодатчиков, пассивный оптоволоконный тензометрический датчик не требует постоянной подачи электропитания и невосприимчив к электромагнитным помехам, которые воспринимаются как шум в системе электрических тензодатчиков. При таком шуме считывание результатов измерения может оказаться невозможным.

Благодаря этому преимуществу они дешевле в эксплуатации и могут использоваться во многих жестких физических средах как надежные измерительные устройства с исключительной чувствительностью к изменению деформации. Они обнаруживают деформацию путем передачи светового импульса вниз по волокну для измерения напряжения на стекле. Эти типы измерений можно проводить периодически с помощью портативного оптического рефлектометра (OTDR) для распределенного измерения температуры и деформации (DTSS) во время полевых измерений или в автоматизированном режиме с помощью стационарного стоечного оптического рефлектометра DTSS OTDR. Оптическое волокно имеет небольшой вес, стоит недорого, а тщательное покрытие может быть достигнуто путем прикрепления волокна к тестируемому устройству в нескольких местах.

Волоконно-оптический датчик деформации можно использовать для зондового измерения деформации в различных местах, например, вдоль трубопровода, на телекоммуникационном кабеле, в земле, вдоль моста или большой ветряной мельницы для обеспечения безопасности инфраструктуры, жизни людей и предотвращения ущерба окружающей среде. Во всех эффективных процессах измерения устанавливается базовый уровень деформации при установке волоконно-оптического датчика деформации и измеряются изменения во времени, что позволяет автоматическому сигналу тревоги оповещать о риске при нарушении установленного порогового значения допуска.

Использование портативной платформы, такой как VIAVI MTS-8000 с модулем DTS или DTSS позволит техническому специалисту проводить измерения характеристик оптоволокна на месте. Кроме того, использование ONMSi и устройства для тестирования оптики (OTU) в стоечном исполнении с функциями DTS и DTSS позволяет  наблюдать  за оптоволокном за счет их периодической контрольной трассировки и уведомлять об изменениях при наличии отклонений от эталонной трассы.

Оптоволоконные датчики значительно дешевле, менее трудоемкие в монтаже и позволяют собирать больше данных. В распределенных датчиках используется тот же материал, что и в оптоволокне,  они недороги, имеют малый вес, и их просто прикрепить или встроить в тестируемый объект.

Оптоволоконные датчики очень надежны, не требуют постоянного электропитания для получения данных, и на них не влияют электромагнитная и радиочастотная интерференция. Ранее основными источниками получения данных о механических и температурных воздействиях были датчики, требовавшие питания, отдельного провода, и имевшие большой вес.

Электромеханические датчики могут отвалиться, нарушать работу оптоволокна, иметь высокую стоимость, и они требуют источника питания. В местах, где питание недоступно, и их работа затруднена вследствие коррозии, вибраций или электромеханических помех, их использование крайне проблематично. Электрические и радиопомехи искажают данные их измерений. Недорогой мониторинг безопасности с использованием оптоволокна может использоваться для мостов, в конструкцию которых оптоволокно можно встраивать или прокладывать уже после строительства. Это позволит выявить механическое воздействие и угрозу разрушения объекта еще до того, как она станет реальной. Если у оптоволокна нет чрезмерного изгиба, то его можно устанавливать синусоидально, чтобы иметь большее количество точек данных вдоль его поверхности. Оптический рефлектометр (OTDR) определяет микро- и макроизгибы и может использоваться для оптимизации механического воздействия на оптоволокно и его изгибы при монтаже датчика, если в конкретной сфере применения оптоволокно должно быть слегка напряженным.

Оптоволоконные датчики обеспечивают различные типы данных благодаря технологии оптической рефлектометрии во временной области (OTDR), включая данные об акустических параметрах, механическом воздействии, температуре и характеристиках передачи света, которые указывают на перемещение, изгибы и разломы кабеля. Эти данные могут поступать по всей длине оптоволокна, а не ограничены отдельными дискретными точками расположения датчиков. Например, использование OTDR для измерения указанных параметров позволит определить  градиент изменения температуры по всей длине оптоволокна. Можно также определить участок начала и окончания напряжения волокна на основании его удлинения. В телекоммуникациях следует избегать механических воздействий, следовательно, его замеры защищают сеть и позволяют заблаговременно устранять механические воздействия на кабель и проводить его ремонт. При наблюдении за мостом механическое воздействие на оптоволокно может указывать на перемещение моста, например, провисание, прогиб или напряжение, вызванное разделением пролетов моста.

Можно также измерять температуру по всему зданию, для которого требуется специфический температурный режим, например, ЦОД, атомная станция или  хранилище крови. Традиционные термостатические датчики с питанием размещаются в нескольких местах и периодически измеряют параметры дискретно. Они дороги и требуют постоянной подачи электроэнергии. Что произойдет в случае отсутствия датчика или его отказа из-за перебоя в питании, экстремальных температур или электромагнитной интерференции? Из-за неоптимального регулирования температуры появляются «холодные» или «горячие» области. Оптоволоконный датчик в виде одного или нескольких оптоволоконных кабелей может опутать все здание, получая информацию непрерывно на всем своем протяжении. Такая сеть обеспечит большее количество точек данных, а также позволит улучшить покрытие при более низкой стоимости и высокой надежности. Для опроса оптоволоконного датчика достаточно импульса света, испускаемого лазером оптического рефлектометра, а на случай перебоев в питании более, чем на день,  устройство может работать от батареи.

 

Каковы принципиально новые сферы применения оптоволоконных датчиков?

По всему миру кабели связи размещаются в суровых условиях под землей, водой и в воздухе, где из-за льда, ветра, эрозии, волн, вандализма и человеческих ошибок на кабели оказывается физическое воздействие, и они обрываются, что приводит как к перебоям, так и к снижению качества обслуживания. Иногда после монтажа физическое воздействие на кабель сохраняется. При чрезмерном воздействии такого рода кабель может оборваться, а его срок службы снижается с 35–40 лет до  всего лишь нескольких месяцев.

Fiber Optic Sensors

Fiber Optic Sensors

Магистральные и подводные кабели жизненно важны, но их трудно обслуживать в неблагоприятных погодных условиях или труднодоступной, опасной местности. Распределенное выявление физических воздействий с помощью волоконно-оптического датчика позволит владельцу сетевого кабеля тестировать оптоволокно при монтаже, а затем проверять темное волокно на предмет чрезмерных физических воздействий и изменения уровня воздействий, чтобы избежать обрывов. Не так давно в Мавритании произошел обрыв подводного кабеля, из-за которого вся сеть страны оказалась отключенной от Интернета на два дня. Это произошло из-за того, что траулер зацепил кабель, шедший от берега Африки в Европу, вызвав его обрыв. Если бы за механическим воздействием на кабель велось наблюдение, то предупреждение было бы передано еще до обрыва. А при обрыве  классическая опторефлектометрия по методу Рэлеевского рассеяния позволила бы определить его место с точностью до одного метра , сократив время простоя.

Представьте себе, что на воздушный кабель намерзло большое количество льда. Оператор сети может наблюдать за кабелями и определять сегменты, где сотрудникам следует удалить лед во избежание чрезмерного физического воздействия. После такого события кабель можно проверить на предмет соответствия допускам МАТ и запланировать его замену. Оптические рефлектометры с технологией DTSS существуют как в портативной версии,  так и с установкой в стойку. 

Broken aerial cable preventable with fiber optic sensors

Наиболее распространенная причина обрыва кабеля связана с проведением строительных земляных работ при использовании экскаватора с обратной лопатой. Часто при обнаружении обрыва производится сращение или соединение кабеля в месте обрыва. В то же время это решение проблемы может оказаться кратковременным поскольку когда экскаватор тянул кабель из-под земли, механическая нагрузка повлияла на многие метры кабеля на обеих сторонах разрыва.

Backhoe repairing broken cable

Кабель может вновь порваться при повторном монтаже, или его характеристики ухудшатся настолько, что он не сможет нормально работать. Постоянные ремонты дорого обходятся и могут привести к повторным отказам. Распределенные измерения механического воздействия с использованием OTDR и оптоволоконных датчиков по обе стороны от места обрыва позволят техническому специалисту предоставить фактические данные о том, какие именно части кабеля подлежат замене. Эти доказательства могут использоваться для выставления счета стороне, ответственной за повреждение. Кроме того, можно избежать повторных ремонтов и перебоя в обслуживании для клиентов, а также ненужных работ на неповрежденных частях кабеля, которые не испытывали механического воздействия.

Трубопроводы, используемые в нефтехимии и пищевой отраслях, для подачи воды и отведения отходов, переносят самые разнообразные материалы – недешевые и потенциально агрессивные. Пролив, утечка, вызывающая загрязнение в трубопроводе, а также кража могут привести к катастрофическим проблемам. Мониторинг трубопроводов проводится путем замеров температуры  и физического воздействия на оптоволокно, расположенное вдоль трубопровода. Аналогичным образом осуществляется мониторинг дамб. Серьезное изменение температуры, механических воздействий или характеристик отражения света указывают на возможность утечки. Температура показывает утечку или несанкционированное подключение, механические воздействия — на повреждение вследствие неожиданного перемещения, а место возникновения проблемы определяется с точностью до метра с использованием классической опторефлектометрии по методу Рэлеевского рассеяния. Комбинированное опросное устройство, способное считывать параметры физического воздействия, температуры и отражения света, может быть частью стоечного оптического рефлектометра (OTDR), постоянно отслеживая оптоволоконные датчики, присоединенные к трубопроводу. Оптоволоконные датчики обеспечивают точность определения, позволяя оперативно выводить объект из эксплуатации, проверять и ремонтировать его.

Pipeline leak detection possible with a fiber sensor

Локальный перегрев на линиях электропередач – это серьезнейшая угроза пожара  и повреждения инфраструктуры. Недавние лесные пожары в Калифорнии, США, были, вероятно, вызваны именно локальным перегревом или обрывом кабеля ЛЭП. Это привело к гибели людей и огромным убыткам, а энергетической компании предъявлены иски, которые могут привести к ее банкротству.

Единственным экономически оправданным средством выявления подобных проблем является удаленный мониторинг, включая распределенное измерение температуры (DTS) – что существенно дешевле убытков от катастрофических событий. Для удаленного мониторинга ЛЭП  вдоль нее прокладывается оптоволокно. При выявлении роста температуры, механических воздействий или изгиба, что может указывать на отказ на линии, система выдает предупреждающий сигнал. В сочетании с Рэлеевским OTDR-анализом возможно определить точное место возникновения проблемы на основании постепенного или внезапного изменения местоположения оптоволокна, сравнивая эталонную трассировку с периодически выполняемой. При получении предупреждающего сигнала возможно аварийное отключение линии питания и проведение расследования. А поскольку анализ оптоволокна с использованием оптоволоконного датчика не подвержен электромагнитным помехам, это идеальный источник данных в среде с высоким уровнем электромагнитных помех.

Hotspots and leakage

 

Подробнее об измерениях параметров оптоволокна,  тестировании оптоволокна имониторинге оптоволокна.

Ресурсы

White Papers и книги
Спецификации

Поддержка на каждом этапе работы

Мы оказываем техническую поддержку, предоставляем услуги, программы обучения и все необходимые материалы. Наша деятельность направлена на максимальное повышение отдачи от ваших капиталовложений в систему VIAVI.

Наши услуги являются эффективным дополнением к системе VIAVI и другим приборам. Они входят в общую стоимость владения

Служба поддержки позволяет возврат некачественного или неисправного оборудования производителю для ремонта или калибровки

Решения для технического обучения, обучение использованию нашей продукции, смешанное обучение для техников, работающих с новыми или существующими изделиями

Центр технической поддержки оказывает помощь в эксплуатации и настройке изделий, а также в решении возникающих проблем

Спросите у специалиста

Обращайтесь к нам для получения дополнительной информации и ценовых предложений. У нас есть специалисты, готовые дать правильный ответ на любой ваш вопрос.