Simplex coded raman OTDR-based distributed temperature sensing

Çevresel ve yapısal izleme amacıyla sıcaklık algılaması, orman yangınları, gaz boru hatları, elektrik hatları ve nükleer reaktörler gibi tesislerin sıcaklık kontrolü gibi bazı uygulamalarda son derece önemlidir. Sıcaklık ölçümü yapabilen geleneksel cihazları uzun kilometreler boyunca kullanmak maliyet açısından verimli olmamakla beraber her bir ölçüm noktasına ayrı sensör yerleştirmek de pratik değildir. Bu soruna getirilen çözüm, optik fiber içindeki geri saçılan Raman sinyalinin kullanılmasıdır. Çünkü Raman saçılması, ışığın moleküler titreşimlerle (optik fononlarla) etkileşiminin bir sonucudur. Fiber boyunca bulunan her saçılma noktası, ayrı birer sensör görevi görür ve bu nedenle bu teknoloji "Dağıtık Sıcaklık Algılama (DTS)" olarak adlandırılır. Ancak, Raman OTDR tabanlı DTS (RDTS) sistemlerindeki temel sorun, Raman sinyalinin fibere giren optik güce kıyasla yaklaşık 70dB daha zayıf olmasıdır; bu da düşük bir sinyal-gürültü oranına (SNR) neden olur. Optik gücü artırmak ise doğrusal olmayan optik etkiler nedeniyle mümkün de˘gildir. Bu sorunun üstesinden gelmek için gelişmiş gürültü filtreleme teknikleri ve sorgulama yöntemleri kullanılabilir. Literatürde yaygın olarak kullanılan bir sorgulama yöntemi olan Simplex kodlama, lazerin genliğini önceden belirlenmiş bir kod dizinine göre modüle eder. Bu ¸sekilde, her bir sorgulamada birden fazla optik darbe gönderilebilir ve bu da ilişkisiz toplanır beyaz Gauss gürültüsünü bastırır. SNR'ın optimize edilmesi, RDTS sistemlerinde daha uzun algılama mesafeleri ve daha yüksek sıcaklık çözünürlüğü sağlar. Bu tezde, ilk olarak çok modlu fiber kullanılan bir RDTS sisteminde yaygın bir yöntem olan Wavelet dönüşümüne dayalı gürültü filtreleme yöntemi deneysel olarak gösterilmiştir. Bu yöntem, 5.5km ölçüm mesafesindeki sıcaklık çözünürlüğünü 0.45◦C'den 0.10◦C'ye iyileştirmiştir. Son olarak, tek modlu fiber kullanılan bir RDTS sisteminde 7-bitlik Simplex kodlama deneysel olarak uygulanmıştır. Bu yöntemle ise 5km ölçüm mesafesindeki sıcaklık çözünürlüğü 1.3◦C'den 0.8◦C'ye iyileştirilmiştir.