Poznámky redaktora
Pomocí měření teploty kabelu provozu možné hodnotit defi
novat stárnutí zbytkovou životnost kabeláže elektrárnách, rozvod
nách distribučních systémech elektrické energie. Tyto neelastické jevy označují jako Ramanův
a Brillouinův stimulovaný rozptyl jsou využívány pro měření výše
uvedených veličin. To, činí tyto kabely jedinečné, je
jejich konstrukční řešení, které umožňuje nasadit optovláknové DTS
(Distributed Temperature Sensors) technologie řízení průmyslo
vých celků. Optické schéma
Obr. Naopak amplituda Ramanova spektra Stokesově oblasti
se teplotou nemění.
Tato část spektra mění svou amplitudu právě závislosti okolní
teplotě.
Optovláknové DTS systémyjsou založeny podobném principujako
optické reflektometry OTDR (Optical Time Domain Reflectometry). Raman, němž byl jev
pojmenován. Pouze
u malé části rozptýleného záření dochází změně vlnové délky
oproti původnímu budicímu záření. Při průchodu optického pulzu vláknem dochází vli
vem rozptylu odražení části světelné energie, která vrací zpět
k vysílači (obr. 2). 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. Tento jev experimentálně pro
kázal roce 1928 indický vědec Ch.
Kabelovna Kabex® vyvíjí silové sdělovací kabely určené pro na
sazení optovláknové DTS technologie spolupráci katedrou te
lekomunikací Vysoké školy báňské Technické univerzity Ostrava.
Optovláknové DTS jsou unikátní senzorické systémy založené na
analýze zpětného rozptylu optickém vlákně.
Přesnost měření teploty závisí integrační době, kterou probíhá
44 Elektroinstalatér 3/2012
.
Pokud bychom zaměřili princip vzniku Ramanova rozptylu,
zjistíme, velká část záření rozptýleného molekulách stej
nou vlnovou délku jako záření původní (Rayleighův rozptyl). Samotné optické
vlákno tedy slouží jako senzor pro sledování neelektrických veličin,
přičemž jsou zachovány všechny výhody použití optických vláken. Jiná část světelného impulzu vrací odliš
nou vlnovou délkou než původně vyslaný pulz (hovoříme neelas-
tickém rozptylu).
Naopak při nepružných srážkách dochází mezi molekulou fotonem
k předání určité části energie, což zapříčiňuje změnu vlnové délky
rozptýleného záření. 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.
Laser _n_ Optické
= I
DTS
< >
Právě díky frekvenční amplitudové analýze této odražené energie
můžeme určit vysokou přesností teplotu mechanické namáhání
podél vlákna. Část optického pulzu vysílači vrací stejnou vlno
vou délkou, jakou měl původně vyslaný pulz (hovoříme elastickém
Rayleighově rozptylu). 1).
Prostorová rozlišitelnostje přesností měření teploty 0,01 °C.
Měřící jednotka
Obr.
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.
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. rozptylu záření molekulách dochází chvíli,
kdy foton záření srazí molekulou optického vlákna. Při pružné
srážce nemění energie fotonu, tak vlnová délka zůstává stejná. poměru obou amplitud můžeme poté přesně
určit okolní teplotu. 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., jsou vhod
né nejen přenosu elektrické energie nízkého středního na
pětí, ale přenosu dat prostřednictvím svazků optických vlá
ken integrovaných uvnitř kabelu. Hovoříme Ramanově posunu, který odpovídá
frekvenci Ramanově spektru (obr.
Do vlákna vyslán optický pulz definované šířce (typicky ns)
a vlnové délce (975 nm, 1064 nebo 1550 závislosti kon
strukci systému).E
Využití sofistikovaných kabelů
umožňující nasazení optovláknové technologie DTS řízení
a monitoringu jednotlivých prvků větrných solárních parků
S
ofistikované kabely firmy Kabelovna Kabex®, s.
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
