Poznámky redaktora
Měřicí systém využívající analýzu Ramanova stimulovaného rozpty
lu používá kombinaci mnohovidovými vlákny (průměr jádra
50 ^m, průměr pláště 125 ^m), jejichž relativně vyšší útlumová cha
rakteristika limituje dosah takového systému přibližně 8-10 km. Při pružné
srážce nemění energie fotonu, tak vlnová délka zůstává stejná.
Optovláknové DTS jsou unikátní senzorické systémy založené na
analýze zpětného rozptylu optickém vlákně.
Pokud bychom zaměřili princip vzniku Ramanova rozptylu,
zjistíme, velká část záření rozptýleného molekulách stej
nou vlnovou délku jako záření původní (Rayleighův rozptyl).
Laser _n_ Optické
= I
DTS
< >
Právě díky frekvenční amplitudové analýze této odražené energie
můžeme určit vysokou přesností teplotu mechanické namáhání
podél vlákna.
Mezi tyto výhody patří:
odolnost vůči elektromagnetickému záření,
současné odečítání několika tisíc hodnot,
snadná instalace téměř žádná údržba,
bezpečné použití hořlavých výbušných prostředích,
okamžitá lokalizace změn teploty, tlaku poruch. Protože standardní
počet optických vláken sekundární ochraně (bufferu), integrova
ném konstrukci kabelu, vždy více než jeden, lze ostatní vlákna
použít datovému přenosu, například ovládání řídicích systémů. To, činí tyto kabely jedinečné, je
jejich konstrukční řešení, které umožňuje nasadit optovláknové DTS
(Distributed Temperature Sensors) technologie řízení průmyslo
vých celků.
Tato část spektra mění svou amplitudu právě závislosti okolní
teplotě. Jiná část světelného impulzu vrací odliš
nou vlnovou délkou než původně vyslaný pulz (hovoříme neelas-
tickém rozptylu). 1). Naopak amplituda Ramanova spektra Stokesově oblasti
se teplotou nemění., jsou vhod
né nejen přenosu elektrické energie nízkého středního na
pětí, ale přenosu dat prostřednictvím svazků optických vlá
ken integrovaných uvnitř kabelu. Raman, němž byl jev
pojmenován. Pouze
u malé části rozptýleného záření dochází změně vlnové délky
oproti původnímu budicímu záření. Samotné optické
vlákno tedy slouží jako senzor pro sledování neelektrických veličin,
přičemž jsou zachovány všechny výhody použití optických vláken. Část optického pulzu vysílači vrací stejnou vlno
vou délkou, jakou měl původně vyslaný pulz (hovoříme elastickém
Rayleighově rozptylu). Ramanovo spektrum rozptýleného záření
Pro vyhodnocení teploty pak zaměřujeme anti-Stokesovu ob
last spektra odpovídající fotonům, které mají srážce molekulou
vyšší energii, frekvence záření tak posunuta vyšším hodnotám. Tyto neelastické jevy označují jako Ramanův
a Brillouinův stimulovaný rozptyl jsou využívány pro měření výše
uvedených veličin.
Měřící jednotka
Obr. poměru obou amplitud můžeme poté přesně
určit okolní teplotu.E
Využití sofistikovaných kabelů
umožňující nasazení optovláknové technologie DTS řízení
a monitoringu jednotlivých prvků větrných solárních parků
S
ofistikované kabely firmy Kabelovna Kabex®, s.
Do vlákna vyslán optický pulz definované šířce (typicky ns)
a vlnové délce (975 nm, 1064 nebo 1550 závislosti kon
strukci systému). Tento jev experimentálně pro
kázal roce 1928 indický vědec Ch. 2).
Naopak při nepružných srážkách dochází mezi molekulou fotonem
k předání určité části energie, což zapříčiňuje změnu vlnové délky
rozptýleného záření. Hovoříme Ramanově posunu, který odpovídá
frekvenci Ramanově spektru (obr. rozptylu záření molekulách dochází chvíli,
kdy foton záření srazí molekulou optického vlákna.
Kabelovna Kabex® vyvíjí silové sdělovací kabely určené pro na
sazení optovláknové DTS technologie spolupráci katedrou te
lekomunikací Vysoké školy báňské Technické univerzity Ostrava.
Ve spojení dlouholetými zkušenostmi výrobou speciálních kabelů,
například pro fotovoltaické články, zde tak Kabelovna Kabex® nabí
zí unikátní řešení hybridního kabelu senzorickým měřením tlaku
a teploty pro ovládání monitoring jednotlivých prvků větrných so
lárních parků.
Optovláknové DTS systémyjsou založeny podobném principujako
optické reflektometry OTDR (Optical Time Domain Reflectometry). Optické schéma
Obr.
Přesnost měření teploty závisí integrační době, kterou probíhá
44 Elektroinstalatér 3/2012
. Tyto kabely jsou určeny především pro kontrolovaný
a monitorovaný rozvod technologických zařízení, kde integrace
optického vlákna struktury metalického kabelu potenciál snižovat
prostorové požadavky cenu kabeláže.
Pomocí měření teploty kabelu provozu možné hodnotit defi
novat stárnutí zbytkovou životnost kabeláže elektrárnách, rozvod
nách distribučních systémech elektrické energie. Při průchodu optického pulzu vláknem dochází vli
vem rozptylu odražení části světelné energie, která vrací zpět
k vysílači (obr.
Prostorová rozlišitelnostje přesností měření teploty 0,01 °C
