Волоконно-оптические датчики


Статус статьи

Не проверено экспертами


Назначение



Общие сведения

При создании «умных скважин» потребовалась разработка принципиально новых методов и устройств для измерения разнообразных производственных параметров. Так, для всех традиционных устройств характерно то, что с их помощью измеряют необходимую величину лишь вблизи той точки образца, детали, механизма, в которую помещен датчик. Для работы же «умной скважины» необходимо одновременно регистрировать показатели по всей ее длине. Подобные измерения стали принципиально возможными лишь с появлением концепции так называемых распределенных датчиков, имеющих большие линейные размеры. Конструктивно, ведётся разработка распределенных датчиков на основе оптических волокон. Изготовление подобных датчиков сформировалось как одно из технических направлений только в начале 1980-х годов. Тогда же появился и термин «волоконно-оптические датчики» («optical fiber sensors»). Таким образом, волоконно-оптические датчики — очень молодая область техники.

Сейчас эта технология открывает новые возможности для измерения широкого ряда параметров, таких как давление, температура, вибрация, поток и акустические поля в применении к мониторингу нефтегазовых скважин. К этому направлению был проявлен повышенный интерес, и некоторые типы оптоволоконных датчиков были продемонстрированы для применения в скважинах. Среди них распределённые температурные датчики для температурного профилирования, резонансные оптические датчики давления, интерферометрические точечные датчики давления и датчики на Брэгговских решётках для целого ряда параметров.


Актуальность использования



Эффекты от внедрения (использования)



Принцип функционирования



Опыт применения

Волоконно-оптические датчики, измеряющие температуры и давления, разработаны для измерений в нефтяных скважинах. Они хорошо подходят для такой среды, работая при температурах, слишком высоких для полупроводниковых датчиков. Разработаны устройства дуговой защиты с волоконно-оптическими датчиками, основными преимуществами которых перед традиционными устройствами дуговой защиты являются: высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, гибкость и лёгкость монтажа, диэлектрические свойства. Оптическое волокно применяется в лазерном гироскопе, используемом в Boeing 767 и в некоторых моделях машин (для навигации). Волоконно-оптические гироскопы применяются в космических кораблях «Союз». Специальные оптические волокна используются в интерферометрических датчиках магнитного поля и электрического тока. Это волокна, полученные при вращении заготовки с сильным встроенным двойным лучепреломлением.


Ссылки


Архитектурные кейсы, связанные с технологией