Sensori distribuiti di temperatura a basso costo ed alte prestazioni basati su effetto Raman ed OTDR codificato G. Bolognini1, F. Di Pasquale1 , J. Park2,

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1 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

2 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

3 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

4 Tracce ODTR TRACCIA OTDR DELLA POMPA (BACKSCATTERING)
OTDR CONVENZIONALE TRACCIA OTDR DELLA POMPA (BACKSCATTERING) No temperature dependence ~ 40 dB below input peak power avg no.

5 Tracce ODTR TRACE OTDR POTENZA DI ANTI-STOKES RAMAN OTDR CODIFICATO
OTDR CONVENZIONALE OTDR CODIFICATO traccia mediata medie traccia decodificata 2857 medie per singolo codice medie (in totale) Forte dipendenza dalla temperatura traccia ~30 dB sotto il backscattering della pompa Miglioramento SNR con codici (stesso n. di medie)

6 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

7 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

8 E-mail: fabrizio.dipasquale@cnit.it