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分布式光纤测温多模光纤和单模光纤

多模光纤和单模光纤有什么区别?

光纤测温系统可以使用两种主要的不同类型的光纤 – 单模和多模光纤(这些光纤有很多变体)。

沿光纤传播的光可以被认为是从光纤芯和光纤包层之间的界面反射的光线。多模光纤具有大直径芯,其允许光线沿着穿过光纤的若干不同路径行进,在芯和包层之间以不同角度弹跳。

这些不同的路径被称为空间模式,因此描述为多模光纤。单模光纤电缆具有小芯,其仅允许光线的一条路径穿过光纤,因此描述为单模光纤。多模光纤通常具有两种不同的芯尺寸:50微米或62.5微米。单模电缆采用9微米玻璃芯。

为什么多模光纤用于温度传感?

由于多模光纤具有更大的纤芯(和更大的数值孔径),因此您可以为光纤提供比单模光纤更多的功率。较大的磁芯尺寸也导致非线性的较高阈值,这可能导致光纤温度测量中的误差。分布式温度传感测量沿光纤的反向散射光。然而,反向散射光的量是初始激光脉冲的非常小的比例,因此为了获得足够的反向散射信号以进行温度测量,在初始激光脉冲中具有尽可能多的功率是非常重要的。由于其较大的核心尺寸和较高的非线性阈值,多模光纤在单模光纤上的反向散射信号功率方面提供了很大的改进。

那么更长的感应距离呢?

使用单模光纤进行更长距离的选择(正如其他一些DTS系统那样),但大家发现多模光纤提供了更好的温度分辨率,因为多模光纤可以比单模光纤发射更多的功率。

在较长波长处,多模光纤中产生的光衰减可忽略地降低,但是由于接收到更多光功率的事实,这很容易超过光纤损耗的任何减少。

为什么单模光纤在长距离的电信中使用?

由于涉及的数据速率,单模光纤广泛用于电信。使用多模光纤传输数据会导致多模式产生的模态色散。这削弱了传输的数据,限制了传输数据的传输距离。使用更快的数据速率时,此效果会变得更糟。与电信系统相比,DTS仅使用非常宽的脉冲,因此模态色散对DTS性能的影响可忽略不计。必须用于电信系统,在这种系统中,数据可以在100公里的距离内以多个千兆/秒的速率传输。多模光纤电缆可用于距离更短的更一般的光纤应用,例如LAN。

为什么单模光纤用于分布式应变传感?

由于所需光学元件的性质,单模光纤用于分布式应变传感。几乎所有组件都是标准的电信组件,设计为使用单模光纤在1550nm波长附近工作。使用多模光纤是非常困难的,因为仪器的传感光纤是基于单模组件,因为大量的光会丢失,试图将光从大型多模核心挤压到更小的单模核心。应变传感中使用的反向散射信号比用于温度传感的信号更强大,因此可以容忍使用单模光纤的相对较低的功率。

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