Raman scattering utilization for distributed temperature measurement in optical fibres

• Autorzy: Cybulski R. , Perlicki K. , Siergiejczyk M.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie rozpraszania do pomiaru temperatury we włóknie światłowodowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Concept of fibre spontaneous Raman scattering utilizing for distributed temperature sensing is presented. Chosen approach uses both backscattered Stokes as reference and anti-Stokes as detection signals. The analysis is carried out towards Stokes and anti-Stokes bands temperature dependence. In order to achieve best measurement accuracy influence of maximum modulation frequency on spatial resolution is verified. Analysed technique allows to calculate temperature along the fibre with 5 m space precision and 1°C temperature precision. Simulations involve 200 m standard single mode fibre in temperatures in range < -5°C , 60°C> with 2x1100 m reference fibre maintained in 22°C.

PL

Koncepcja wykorzystania rozpraszania Ramana we włóknie światłowodowym do rozproszonego pomiaru temperatury została przedstawiona. W wykorzystanym podejściu użyto zarówno światła rozpraszania Stokes’a i anty-Stokes’a odpowiednio jako sygnałów odniesienia i czujnikowego. Analiza opiera się na fakcie zależności rozpraszania w pasmach Stokes’a i anty-Stokes’a od temperatury. W celu optymalizacji jakości pomiaru oceniono wpływ maksymalnej częstotliwości modulacji lasera na przestrzenną rozdzielczość pomiaru. W analizowanym przypadku oraz przy przyjętych wartościach parametrów możliwa jest realizacji pomiaru z dokładnością przestrzenną na poziomie 5 m i temperaturową 1 °C. W symulacjach badany jest odcinek 200 m światłowodu czujnikowego G.652 w temperaturach z zakresu < -5°C , 60°C> oraz dwóch odcinków światłowodu odniesienia od długości 1100 m w temperaturze pokojowej 22°C.

Słowa kluczowe

EN

scattering; Raman; temperature; measurement

PL

rozproszenie światła; Raman; temperatura; pomiar

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 16, No. 3
• Strony: 39--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Cybulski R.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Electronics and Information Technology

autor

Perlicki K.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Electronics and Information Technology

autor

Siergiejczyk M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Transport

Bibliografia

• [1] Perlicki K. Evaluation of the spatial distribution of birefringence in an optical-fiber link, Microwave and Optical Technology Letters, vol. 42, nr 2, pp. 147-149, 2004.
• [2] Perlicki K. Statistical PMD and PDL effects emulator based on polarization maintaining optical fiber segments. Optical and Quantum Electronics, vol. 41, no. 1, pp. 1-10, 2009.
• [3] Karamehmedovic E. Incoherent optical frequency domain reflectometry for distributed thermal sensing. Technical University of Denmark, Department of Electromagnetic System, 2006.
• [4] Jingcui C., Shuguang L., Xinbo H.: Study on Optical Fiber Temperature-Sensing Technique for Vacuum Circuit Breaker Contactor Based on Raman Scattering Theory. Electrical and Control Engineering (ICECE), 2010 International Conference on , vol., no., pp.4305-4308, 25-27 June 2010.
• [5] Farahani M., Gogolla T. Spontaneous Raman scattering in optical fibers with modulated probe light for distributed temperature Raman remote sensing. Journal of Lightwave Technology, vol.17, no.8, pp.1379,1391, Aug 1999
• [6] Guo J. , Xia T., Zhang R., Li X. A novel multimode fiber for distributed temperature sensing based on anti-stokes Raman scattering. Photonics Global Conference (PGC), 2012 , vol., no., pp.1-3, 13-16 Dec. 2012.
• [7] Cui Q., Pamukcu S. , Lin A., Xiao W., Herr D., Toulouse J., Pervizpour M. Distributed Temperature Sensing System Based on Rayleigh Scattering BOTDA. Sensors Journal, IEEE, vol.11, no.2, pp.399,403, Feb. 2011.
• [8] Wang L., Zhou B., Shu C., He S. Distributed Temperature Sensing Using Stimulated-Brillouin-Scattering-Based Slow Light. IEEE Photonics Journal, vol. 5, no. 6, 2013.
• [9] QIAN Xiangzhong, WANG Xuelei: FBG Based Sensing System for Temperature Monitoring of the High Voltage Apparatus. Journal of Proceedings of the CSU-EPSA, vol. 19, no. 5, pp. 49-51, 2007.
• [10] Rosiński A., Dąbrowski T. Modelling reliability of uninterruptible power supply units. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability, vol.15, no. 4, 2013, pp. 409-413.
• [11] Rosiński A. Rationalisation of the maintenance process of transport telematics system comprising two types of periodic inspections. In „Proceedings of the Twenty-Third International Conference on Systems Engineering”, editors: Henry Selvaraj, Dawid Zydek, Grzegorz Chmaj, given as the monographic publishing series – „Advances in intelligent systems and computing”, Vol. 1089, the publisher: Springer, 2015, pp. 663-668.
• [12] Siergiejczyk M., Rosiński A. Analysis of power supply maintenance in transport telematics system. Solid State Phenomena, vol. 210 (2014), pp. 14-19.
• [13] Agrawal G. P. Fiber-Optic Communications Systems Third Edition. John Wiley&Sons, 2002.