Анализатор волоконно-оптический распределения температуры и механических напряжений DITEST-14

Назначение

Анализатор волоконно-оптический распределения температуры и механических напряжений DITEST-14 (далее - анализатор) предназначен для измерений распределения по расстоянию (длине) температуры и деформации в оптическом волокне.

Описание

Принцип работы анализатора основан на измерении частотных характеристик вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна импульсного лазерного излучения, распространяющегося в оптическом волокне. Частота рассеянного излучения сдвинута относительно частоты исходного излучения на величину, пропорциональную скорости акустических волн, распространяющихся в оптическом волокне, линейно зависящую от температуры и механической деформации среды распространения. Данный сдвиг называют бриллюэновским сдвигом частоты, значения которого лежат в диапазоне от 10 до 11 ГГц в зависимости от типа оптического волокна. При использовании одномодовых оптических волокон со специальным покрытием (например, металлизированным) возможный диапазон измерений температуры может составлять от минус двухсот до плюс четырехсот градусов Цельсия с разрешением в одну десятую градуса Цельсия. Измерения распределения температуры и деформации осуществляются с использованием временного анализа, сходного с радиолокационным анализом. В оптическое волокно запускается лазерный импульс, и мощность вернувшегося рассеянного излучения записывается как функция времени. Таким образом, определяются температура и деформация в каждой точке оптического волокна по всей его длине.

Конструктивно анализатор выполнен в прямоугольном металлическом корпусе настольно-переносного типа с возможностью установки в стоечный каркас 19”. Для ограничения доступа внутрь корпус произведено его пломбирование. На переднюю панель анализатора вынесены индикаторы питания, подключения каналов и ошибок в системе, кнопка включения лазера и порт USB. Разъёмы для подключения оптического волокна вынесены на заднюю панель прибора. Управление работой анализатора осуществляется с помощью встроенной ЭВМ с подключаемым внешним монитором. По степени опасности генерируемого излучения анализатор относится к классу 1 в соответствии с ГОСТ 31581-2012, длина волны лазерного излучения равна 1,5 микрометров, средняя мощность лазерного излучения не превышает 20 мВт.

место размещения знака утверждения типа

Рисунок 1 - Внешний вид анализатора (вид спереди) с указанием места размещения знака утверждения типа

Рисунок 2 - Внешний вид анализатора (вид сзади) с указанием места пломбирования

Программное обеспечение

Программное обеспечение анализатора (далее по тексту - ПО) состоит из программного ядра (DITEST Configuration), интерфейса управления (DITEST Engine) и библиотеки (DITEST Library). ПО размещается в памяти встроенной в анализатор ЭВМ.

Программное ядро является центральной частью ПО анализатора, поскольку оно хранит и выполняет алгоритмы измерений, обменивается информацией с внешними компьютерами и выполняет заранее заданные расписания измерений.

Интерфейс управления является главным Графическим Пользовательским Интерфейсом анализатора. Интерфейс обменивается информацией с ядром ПО и библиотекой, а также обеспечивает конфигурацию всей системы (настройки измерения, расписания измерений, конфигурация оптических волокон (сенсоров), управление пользователями и т.д).

Библиотека является информационным архивом для элементов анализатора (оптические волокна, переключатели), она хранит как предварительно сконфигурированные, так и определенные пользователем элементы.

Метрологически значимой частью ПО анализатора являются программное ядро и интерфейс управления. Идентификационные данные (признаки) метрологически значимой части ПО указаны в таблицах 1 - 2.

Таблица 1

Таблица 2

Защита программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует среднему уровню защиты в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Таблица 3 - Метрологические и технические характеристики анализатора

(1) - оптическое волокно должно иметь один пик в спектре бриллюэновского рассеяния

(2) - диапазон измерений деформации в процентах составляет от 0,002 до 2 %, ограничен параметрами оптического волокна, отображаемый диапазон измерений деформации от минус 30000 до 30000 млн-1 (от минус 3 до 3 %).

(3) - разрешающая способность при измерениях деформации в процентах составляет 0,001 и 0,0003 % соответственно.

(4) - ограничено параметрами оптического волокна, отображаемый диапазон измерений температуры от минус 273 до плюс 700 °С.

(5) - в диапазоне температур от 0 до плюс 40 °С.

(6) - суммарные вносимые потери во всей петле оптического волокна.

(7) - совместим с внешними оптическими переключателями модели SO-N (опционально), максимальное количество каналов переключателя - 20.

Знак утверждения типа

наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации анализатора печатным способом и в виде наклейки на переднюю панель корпуса анализатора методом наклеивания.

Комплектность

Таблица 4

Поверка

осуществляется по документу МП 022.Ф3-15 «Государственная система обеспечения единства измерений. Анализатор волоконно-оптический распределения температуры и механических напряжений DITEST-14. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИОФИ» 19 марта 2015 г.

Основные средства поверки:

1 Государственный специальный эталон единицы длины и времени распространения сигнала в световоде, средней мощности, ослабления и длины волны оптического излучения для волоконно-оптических систем связи и передачи информации ГЭТ 170- 2011.

Основные метрологические характеристики:

- диапазон воспроизведения единицы расстояния: от 10 до 6-105 м;

- неисключённая систематическая погрешность воспроизведения единицы расстояния 0 = (от 6,5-10-2 до 0,45) м;

- среднее квадратическое отклонение результатов измерений при воспроизведении единицы расстояния S = 1,5 -10-2 м

2 Рабочий эталон средней мощности оптического излучения в волоконно-оптических системах передачи РЭСМ-ВС.

Основные метрологические характеристики:

- рабочий спектральный диапазон: от 500 до 1700 нм;

- диапазон измеряемой средней мощности оптического излучения: 10-10 - 10-2 Вт;

- пределы допускаемой относительной погрешности измерений средней мощности оптического излучения в рабочем спектральном диапазоне: ± 5 %.

3 Измеритель температуры двухканальный прецизионный МИТ 2.05.

Основные метрологические характеристики:

- диапазон измерений температуры: от минус 200 до плюс 500 ° С;

- пределы допускаемой погрешности измерений температуры: ± (0,005+10’4) ° С, где t - значение температуры.

4 Термометр сопротивления платиновый вибропрочный ТСПВ-1.

Основные метрологические характеристики:

- диапазон измерений температуры: от минус 80 до плюс 200 ° С;

- номинальное сопротивление: 10, 25, 100 Ом

Сведения о методах измерений

«Анализатор волоконно-оптический распределения температуры и механических напряжений DITEST-14. Руководство по эксплуатации», раздел 5.

Нормативные документы

ГОСТ 8.585-2005 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений длины и времени распространения сигнала в световоде, средней мощности, ослабления и длины волны для волоконно-оптических систем связи и передачи информации».