高分解能温度フィールドマッピングのための光ファイバの分散センサ

アプリケーションのための1.最適なセンサータイプサンプリング速度およびデータ点の数との間のトレードオフに基づいて、センサの長さを選択します。 注：One質問器サンプルセンサまでの長さはメートル50から2.5 Hzから解像度で、<10ミリメートル、他のサンプルセンサながら、最大10メートル、長さ5ミリメートルの解像度と100 Hzで。 サービス温度制限、時間応答、湿度感度、およびインストール構成（裸またはキャピラリー中）の要件に基づいて、単一モード光ファイバの種類を選択します。 注：ここでは、155μmの直径のポリイミドコーティングされたシングルモードの商用通信光ファイバを使用してきました。 注：我々は我々の研究室で使用している繊維と構成の例として、 表1と表 2を参照してください。 2.テストセクションに光ファイバをインストールします。 長いガラス側板の1つを取り外して、オープンテストセクション。 ドリル直径1mmの穴側壁ワイヤアンカー（ 図3）のための蓋下3 mm単位。 注：アンカーはセンサーをサポートする鋼線を保持します。アンカーピッチは、試験部のサイズおよび流れから予想される動的負荷に応じて変化させることができます。ここで使用される20ミリメートルピッチが1メートル/秒に近い流れで最小の振動と安定した証明しました。振動が壊れるのDTS信号と長いセンサー15,16と、より問題があります。 文字列タンクの両端にある真鍮のアンカーにそれを結ぶことにより、テストセクション全体で127μmの直径の鋼線材。タンク全体に張ら47ワイヤセグメントの合計があるまで繰り返します。 （0.5メートル<可能性が高いが、スプライシングでの習熟度に依存する）スプライシングコネクタおよび終端繊維で消費される準備金との通信/電気技師のはさみを用いた光ファイバの50メートルをカット。小さなスプールにこの繊維を収集し、直径〜50ミリメートル。 温度ウィットを測定するために選択された領域の一端に第1センサセグメントを築きますHセンサアレイ。 注：最初のセグメントが位置に固定された後、繊維は、隣接するセグメントに対してループ位置に固定され、より多くの繊維は、すべての繊維が使用されるまで、アレイを構築し、反復プロセスの次のセグメントに分配されます。 必要に応じてスプールから他、調剤ファイバにタンクの一方の側から作業、隣接する配線の上方および下方繊維を織ります。 注： 図2に示すように 、繊維は、ワイヤに垂直です。他の内の1つの方向と流れに重力の力に抗して、それを支える織りと3。 従来の明確なテープまたはポリイミドフィルムテープで蓋に第1のファイバセグメントの各端に取り付けます。配列の最初のセグメントは、所定の位置になりました。 注：ギターの弦のようにぴんと張らセンサーが、真っ直ぐで、可視たるみを取るには十分ではなくピンと張った状態を修正しないでください 。センサーがサポートで、小さな変形を引っ張られた場合は、 例えば 、熱EXPAN蓋のシオンは、この緊張を変更し、異常信号のオフセットと測定誤差が発生します。 図に示すように、ループ繊維180度は、次のセグメントのためにそれをバック戻ります。 4と第1のセグメントから10mmの距離で蓋にテープを。 注：それは「無駄な繊維」（配列の一部ではない）であるため、ループの直径を最小化し、それが許容応力のために約30 mm以上でなければなりません。ここで使用される繊維は目立っ信号損失で数ヶ月のための30ミリメートルの直径のループを容認しているが、限界が繊維の種類によって異なります。ここで使用される繊維は、製造元は≥10ミリメートルと≥17ミリメートルとして「長期」限度として「短期」曲げ半径の制限を指定します。 再び位置にタンクとテープの反対側に配線間の繊維を織ります。すべての繊維が使用されるまで、ループテーピング、および製織プロセスを繰り返します。 3.スプライスコネクタとTerminaファイバへン製造業者の使用説明書17以下の融着接続機を使用してファイバの一端にLC型シングルモードコネクタスプライス。 電気技師/通信ハサミで〜0.25メートル終端繊維をカットし、製造業者の指示に従って、融着接続機で再び、光ファイバの他端にスプライス。 注：このアセンブリ（ファイバ、コネクタ、および終端）は、現在、「センサ」と呼ぶことにします。終端ファイバは、質問に戻ることを防止するために、レーザパルスからの残差信号を分散させます。 4.センサの設定質問器ポートにセンサーのLCタイプコネクタ端を接続し、設定ソフトウェアを起動します。 スキャンが完了すると自動的に表示され、「取得」（温度データとは異なる）を選択することによって、センサ振幅データを生成します。 注：遺伝子を持つことになり、良好なスプライスとセンサーのトレース図1に示すRAL特性。 5。悪いスプライス不明瞭ノイズフロアまたはコネクタが予想される支配的な反射によって示すことができます。貧しいスプライスが疑われる場合は、ステップ3とスプライシング手順を繰り返すように戻ります。 センサーの最初と最後に赤いカーソルを画面に表示されている黄色のカーソルをドラッグすることで、センサの活性部分を選択します。 センサーに名前を付け、「センサーファイルを保存」を選択します。 注：センサーは現在設定され、使用できるようになります。 コンフィギュレーション・ソフトウェアを終了し、測定ソフトウェアに切り替えます。 テストセクション内の5地図センサーの位置質問器の測定ソフトウェアを起動し、ちょうど構成されたセンサをロードします。 5〜10分間予熱、〜40％に設定された可変変圧器へのはんだごてを接続します。 注：はんだごては、マッピングのための局所的な温度スパイクを生成します。はんだごて缶メートルそれほど明確スパイクを取得するだけの十分な電力を使用して、低トランス設定で始まる繊維コーティングをELTとセンサーを台無しに。 10-20℃のスパイクは、このプロセスには十分。 画面上でライブデータをプロットする質問器のソフトウェアで「測定」を選択します。 画面上のセンサ全体を表示するには、ズームアウト。 センサーの近くに半田ごてを持って、簡単に最初のマッピング点でそれに触れて、ここでそれは蓋満たしベントからセグメント遠い（図4）。 テストセクション内の対応する物理的な場所と一緒にソフトウェアによって示されるように温度ピークのレコード位置。 すべての49のセグメントのエンドポイントをマップするために5.5から5.6を繰り返します。 6.センサーベースライン：絶対温度へのリンク DTS近い位置1つ以上の温度基準、 例えば 、TC又は抵抗温度検出器（RTD）は、絶対的なTE標準連結DTSの読みとして機能しますmperature。 ステップ2.1で削除された長いガラスサイドプレートを交換することにより、タンクをクローズアップ。 毛布や従来の断熱パネルでそれをラップすることにより、タンクを絶縁し、それが等温雰囲気を​​確立するために一晩座ってすることができます。 、質問ソフトウェアを起動し、「ベースライン」（または「風袋」）を選択して、同時に注意/ TC（またはRTD）の読み取りを記録。ソフトウェアは、ベースラインで終了すると、選択し「測定」は、ベースラインの品質を検査するために生データをプロットします。 注：この重要なステップは、DTSのベースラインを確立し、信号が今、ゼロを示す必要があり、 すなわち 、ΔT（x）の度合いを0±割合を=。 – T（x）はABSがファイバに沿っ絶対温度であり、Tのベースは 、ベースラインであるT 塩基 、ΔT（x）は= T（x）がABS：タンク温度が基準温度から発散するように、今から、信号が変化します温度6,18。試験切断面の場合nは非等温である、T ベースは位置の関数、 すなわち 、T 塩基 （X）になり、T 塩基（x）は 、複数のTCまたはRTD（議論のセクションを参照）にマッピングされていない限り、精度が損なわれます。 移動しないでくださいステップ7が完了するまで、またはいずれかの方法でそれに負担が測定精度を低下させる可能性がオフセットを導入することができます。センサーをタッチします。 ゼロから遠くドリフトしてはならないライブ信号を、調べます。ドリフトがアプリケーションのために過剰である場合には（私たちの限界はおよそ0.5〜5分後に°C）で、試験部のためのより多くの時間が熱平衡に達し、および/または絶縁性を向上することができます（下記の注を参照）、その後、ステップ6.4を繰り返します。 注：信号の品質がすぐにベースライン後に常に最善であると試験部内の温度分布に応じて時間をかけてドリフトします。ベースライニングの前に良好な絶縁性と長い待機期間は、ドリフトや測定誤差を低減します。かなりの、急速なドリフトは、テストセクションがないであることを示します最終的には不正確な測定につながる等温、。 質問機ソフトウェアのロギング機能を選択して、ちょうどベースラインを生成するのに使用したのと同じ停滞、等温条件のためのDTSデータの10-100スキャンを記録。また、録音TC / RTDの読書。 注：これは試験部または支持体の流れまたは予期しない変形からの歪みによって生成することができるオフセットの事後チェックのための予備データです。 7.テストの実行空気の流れを生成し、各チャンネルに1.25キロ/秒で流量と一致するように流量コントローラを調整するためにコンプレッサーをオンにします。 注：平均流入速度は1.1メートル/秒であり、レイノルズ数は10,000です。 周囲温度であり、西ジェット、上記東ジェットを暖める600 Wに設定しヒータ電力20°C。 システムが平衡に到達するために夜間に実行することを可能にします。 次の日は、ノイズレベルを評価するためのライブDTS信号を調べます。センサー「ゲージリットルを選択許容可能なノイズレベルを達成するためのソフトウェアでength "（30ミリメートルゲージがここで使用されます）。 注：ゲージ長は、空間分解能のセンサに対応します。一般に、信号ノイズが大きくなるゲージ長さが減少するにつれて、フローによって誘発される振動が大きくなるように（ユーザーガイドおよび基準13及び14を参照）。 4 Hzで2000 DTSスキャンをログに記録します。 ヒータ電力と空気の流れをオフにします。タンクはチェックをオフセット平衡に達すると事後テストのために保存試験前のデータセットを補完するために10-100 DTSスキャンを記録するために一晩放置します。 8.データ解析独自のバイナリ形式であるテストデータを、質問ソフトウェアのメインウィンドウでの後処理機能を選択し、インポートします。 従来のスプレッドシートプログラムで読み取ることができプレーンテキストファイルとしてデータをエクスポートします。 注： – T ベースこのデータは、ΔT（X）= T（x）の絶対繊維に沿って測定されたΔTを表します。それはへの参照が含まれていません試験セクションの位置（ 図6参照）。その他の詳細は、このステップと次のための質問機のユーザーズ・ガイドとリファレンス6と16でご利用いただけます。 従来のスプレッドシートにインポートするテキストデータとは、すべてのデータに、ステップ6.4でTCまたはRTDによって測定されたT ベースラインを 、追加することにより、絶対温度に変換します。 注：我々はテストセクションは、ベースライン時に等温であったことを規定しているので、T（x）はABS =ΔT（x）は+ T ベースライン ：絶対温度への変換は、単に単一値のオフセット補正です。 T（x）のデータを分解し、 図7および図8に示すようなテストセクション内の物理的な位置にマップするために、表計算ソフトや同様のデータ操作プログラムを使用してください。 注：プログラムは、ステップ5で半田ごてで収集したデータを利用します。