Группа компаний «Метротек» предлагает свою разработку: устройство X5B — платформу для построения распределенных оптоволоконных систем мониторинга вибраций, акустических сигналов, температуры и механических напряжений.
Устройство выполняет функции распределенного оптоволоконного датчика с первичной обработкой сигнала (фильтрация шумов и помех). Выходные данные передаются по каналу Ethernet 1G на сервер для последующей обработки.
Платформа выпускается в нескольких модификациях: распределенный оптоволоконный регистратор вибраций (X5B-DVS), регистратор акустических воздействий (X5B-DAS) и регистратор температуры (X5B-DTS).
От аналогов прибор отличается низким уровнем собственных шумов, малыми габаритами (19”, 1U) и небольшой потребляемой мощностью 20Вт и высокой надежностью, a DTS использует стандартное одномодовое волокно.
Высокие технические характеристики приборов и относительно невысокая стоимость позволяют значительно расширить сферу применения распределенных оптоволоконных систем мониторинга. Платформа разработана и производится в России.
Основные преимущества
Распределенные оптоволоконные системы мониторинга выгодно отличает от датчиков других типов:
- высокая чувствительность
- высокое, до 0.1м, пространственное разрешение
- возможность классификации регистрируемых событий
- нечувствительность к погодным условиям и времени суток
- нечувствительность к электромагнитным полям и помехам
- отсутствие электромагнитных излучений
- высокая скрытность и защищенность от повреждения
- высокая надежность и большой срок службы
- практически не требует технического обслуживания
- простота развертывания
- простая интеграция с системами обработки и управления
- низкая стоимость в расчете за метр контролируемого участка
Принцип действия
На рисунке приведена упрощенная схема распределенного оптоволоконного регистратора вибраций.
Регистратор вибраций представляет собой фазочувствительный оптический рефлектометр (phase sensitive optical time-domain reflectometer — φ-OTDR).
Из излучения узкополосного лазера с длинной волны 1550нм, оптический модулятор формирует световые импульсы длительностью 100..400нс и мощностью в сотни мВт, которые посылаются в оптоволоконный кабель-датчик. Обычно, для кабеля-датчика используется относительно дешевый стандартный телекоммуникационный кабель с одномодовым волокном SMF-28. Рассеянный от микроскопических неоднородностей волокна свет, так называемое обратное рэлеевское рассеяние, образует рефлектограмму, каждая точка которой соответствует определенной точке волокна.
При механическом воздействии на волокно, рефлектограмма в этом месте изменяется, что может быть легко обнаружено.
Основные характеристики DAS, такие как дальность действия, пространственное разрешение и диапазон частот регистрируемых акустических колебаний взаимосвязаны между собой и определяются такими параметрами, как длительность световых импульсов и период их повторения. Например, при длительности импульса 100нс, дальность действия составляет 30..40км, а пространственное разрешение 10м. Диапазон регистрируемых акустических частот при длине кабеля-датчика 30км не превышает 200..500Гц, но может быть увеличен до нескольких килогерц для расстояний в 2-3 км.
Существуют возможность увеличения дальности действия до 60..100км. Для этого используются оптические усилители (Erbium Doped Fiber Amplifier — EDFA) которые врезаются в кабель-датчик на расстоянии 30-50км от прибора. Усилитель не требует электрического питания, но на него должен быть подан оптический сигнал накачки (Pump) с длинной волны 1480нм, для чего выделяется отдельное волокно в кабеле-датчике. Другим способом увеличения дальности действия является использование специального оптического волокна которое может работать при большей мощность светового импульса и дает более сильный отраженный сигнал.
Основные технические характеристики
Технические параметры X5B платформы распределенного оптоволоконного датчика соответствуют лучшим выпускаемым в настоящее время аналогам, в том числе и зарубежным.
Базовый блок (регистратор) имеет следующие характеристики:
- интерфейс передачи данных: Ethernet 1G — медь и оптика (SFP)
- опция встроенного лазера накачки для внешнего оптического усилителя
- опция встроенного оптического коммутатора для резервного оптоволоконного кабеля-датчика
- пылезащищенный корпус без вентиляционных отверстий в конструктиве 19″ 1U, размером 483x375x44мм
- внутренние вентиляторы — ресурс 60 000 часов (MTBF)
- «горячая», без остановки работы устройства, замена преобразователей питания и вентиляторов.
- питание 220В 20..120Вт (в зависимости от модификации), опционально от 9 до 72В постоянного тока
- рабочая температура окружающей среды 0..+40°С, влажность до 95%
- устройство малочувствительно к перепадам температуры и вибрациям
- встроенное программное обеспечение собственной разработки и операционная система с открытым кодом (Linux)
X5B-DVS — Регистратор вибраций
Платформа в модификация X5B-DVS (Distributed Vibration Sensor) выполняет функции датчика вибраций. Прибор осуществляет подавление шумов и помех первичного сигнала, обнаруживает события и в реальном времени передает данные для отображения и дальнейшей обработки. Режим работы в качестве оптического рефлектометра позволяет контролировать исправность оптического кабеля-датчика без его отключения от устройства.
Модификация X5B-DVS имеет следующие технические характеристики:
- дальность обнаружения: 25км или 18 км
- пространственное разрешение: 10м или 3м соответственно
- скорость выходного потока данных: до 600Мбит в сек
- потребляемая мощность: 20Вт
- корпус без вентиляционных отверстий
- габариты 483x375x44мм
X5B-DАS — Регистратор акустический
Платформа в модификация X5B-DАS позволяет считывать и прослушивать с малыми искажениями акустические воздействия на оптический кабель-датчик.
Модификация X5B-DAS (Distributed Acoustic Sensor) имеет следующие технические характеристики:
- максимальная длина кабеля-датчика: до 12км (без внешних оптических усилителей)
- пространственное разрешение: 18м
- верхняя граница диапазона воспроизводимых частот 400Гц…10кГц в зависимости о длины
- потребляемая мощность: 20Вт.
- корпус без вентиляционных отверстий
- габариты 483x375x44мм