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管道安全新产品新技术

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光纤在管道上的应用

来源:《管道保护》2022年第5期 作者:董博 时间:2022-11-7 阅读:

光纤即光导纤维,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具,传输原理是“光的全反射”。 微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂。通常,光纤一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤,光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。光纤具备多方面的优势。

损耗低。在同轴电缆组成的系统中,最好的电缆传输800 MHz信号每公里损耗40 dB以上。相比之下,光纤损耗则要小得多,传输1.31 μm的光每公里损耗0.35 dB以下,若传输1.55 μm的光每公里损耗更小到0.2 dB以下。比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍,而传输距离远得多。

重量轻。光纤非常细,单模光纤芯线直径一般为4 μm~10 μm,外径125 μm,加上防水层、加强筋、护套等,用4~48根光纤组成的光缆直径不到13 mm,比标准同轴电缆直径47 mm小得多,加上光纤是玻璃纤维,比重小,使它具有直径小、重量轻的特点,安装十分方便。

抗干扰能力强。光纤的基本成分是石英,只传光,不导电,故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此,光纤传输的信号不易被窃听,更利于信息保密。

保真度高。光纤传输一般不需要中继放大,不会因为放大引入新的非线性失真。只要激光器的线性好,就可高保真地传输电视信号。实际测试表明,好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比C/CTB在70 dB以上,交调指标也在60 dB以上,远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。

性能可靠。一个系统的设备越多,发生故障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少,可靠性自然更高,加上光纤设备的寿命都很长,无故障工作时间达50~75万小时。

光纤用于管道系统通讯,传导性能良好,传输信息容量大。

光纤预警系统利用与同沟敷设的通信光缆作为连续分布式传感器,检测管道沿线土壤振动情况,能够预警外界破坏事件。光纤在运动、振动或受到压力时,会导致形态干扰而产生光信号相位的改变。根据光纤上有扰动时的“弹光”效应,光纤内的传输光将受到相位调制。如果使两束光发生干涉,通过对干涉光信号作频谱分析,可以提取扰动源的特征信息。


光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅,是一种无源滤波器件,其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感,因此在传感领域得到了广泛的应用,可用于感温火灾报警系统、管道泄漏监测系统。


作者简介:董博,1981年生,高级工程师,2003年毕业于河北工业大学,现主要从事管道管理工作。联系方式:13231688760,dongbo03@pipechina.com.cn。


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