Sensori distribuiti di temperatura a basso costo ed alte prestazioni basati su effetto Raman ed OTDR codificato G. Bolognini1, F. Di Pasquale1 , J. Park2, P. Kim2, D. Lee2, and N. Park2 Scuola Superiore Sant’Anna, Pisa Seoul National University email: fabrizio.dipasquale@cnit.it
Introduzione Sensori di Temperatura Distribuiti (DTS) basati su: Raman, Brillouin + OTDR (OTDR: Optical Time Domain Reflectometer) Raman DTS: + T sensitive, - backscattered power, + PIN (~1 W) Brillouin DTS: - T sensitive, + backscattered power, + PIN, + complex detection OTDR codificato migliora SNR al ricevitore (+ resoluzione, + sensitivity, - potenza) Idea chiave : Utilizzare codoci Simplex in Raman DTS riduzione della PIN migliori prestazioni a costo inferiore Sviluppo di sensori di temperatura distribuiti basati su effetto Raman in fibra ottica ed OTDR codificato
FP-LD OUTPUT CODIFICATO Schema del sensore FP-LD OUTPUT CODIFICATO Scheda per ODTR standard e codificato (Codici Simplex) Laser FP-LD (10 nm FWHM), potenza di picco: 80 mW Singoli impulsi OTDR da 100 ns 31.7 km standard SSMF, 1.7 Km SSMF (entro camera climatica) BPF selezionano Anti-Stokes e backscatting della pompa
Tracce ODTR TRACCIA OTDR DELLA POMPA (BACKSCATTERING) OTDR CONVENZIONALE TRACCIA OTDR DELLA POMPA (BACKSCATTERING) No temperature dependence ~ 40 dB below input peak power 180000 avg no.
Tracce ODTR TRACE OTDR POTENZA DI ANTI-STOKES RAMAN OTDR CODIFICATO OTDR CONVENZIONALE OTDR CODIFICATO traccia mediata 180000 medie traccia decodificata 2857 medie per singolo codice 180000 medie (in totale) Forte dipendenza dalla temperatura traccia ~30 dB sotto il backscattering della pompa Miglioramento SNR con codici (stesso n. di medie)
Distribuzione di Temperatura Analisi delle tracce R(T)=PAS/ PS : In intensity ratio, SNR limitation come from Anti-Stokes trace Spool B Risoluzione in T: 2 K con OTDR codificato, 10 K con OTDR convenzionale
Risoluzione in Temperatura (rms) La risoluzione in T utilizzando RMS delle variazioni di intensità RISOLUZIONE IN TEMPERATURA (RMS) Risoluzione 5 K 5 Km con OTDR convenzionale, 17 km con codici Simplex
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