Cáp quang dò nhiệt - Distributed Temperature Sensing (DTS)

Distributed Temperature Sensing (DTS) là gì?

Distributed Temperature Sensing (DTS) là một công nghệ cảm biến nhiệt độ sử dụng cáp quang (Fiber Optic Cable) để đo nhiệt độ dọc theo toàn bộ chiều dài của sợi cáp. Không giống như các cảm biến nhiệt độ thông thường chỉ đo nhiệt độ tại một điểm cố định, DTS có thể giám sát nhiệt độ tại hàng ngàn điểm khác nhau dọc theo chiều dài cáp, cung cấp thông tin chi tiết và liên tục về nhiệt độ trên cả tuyến đường dài.

Nguyên lý hoạt động:

• DTS hoạt động dựa trên hiện tượng tán xạ Raman (Raman Scattering) trong sợi quang. Khi một xung ánh sáng laser được truyền vào sợi cáp quang, một phần ánh sáng sẽ bị tán xạ trở lại do sự tương tác với các phân tử trong sợi quang.
• Ánh sáng tán xạ này bao gồm ba loại:
  • Rayleigh Scattering: Không phụ thuộc vào nhiệt độ.
  • Stokes Scattering: Cường độ tăng khi nhiệt độ tăng.
  • Anti-Stokes Scattering: Cường độ giảm khi nhiệt độ tăng.
• Hệ thống DTS sẽ đo tỷ lệ giữa cường độ của Stokes và Anti-Stokes để tính toán nhiệt độ tại từng điểm dọc theo chiều dài của cáp quang.

Ưu điểm:

• Giám sát liên tục và chi tiết: Cung cấp dữ liệu nhiệt độ theo thời gian thực dọc theo chiều dài cáp, thường với độ phân giải từ 1 mét đến 5 mét.
• Khoảng cách giám sát xa: Có thể lên tới 30 km hoặc hơn cho một đầu đo.
• Chống nhiễu tốt: Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ, phù hợp cho môi trường khắc nghiệt.
• Độ bền và độ chính xác cao: Cáp quang không bị ăn mòn, không cần bảo trì nhiều.
• An toàn cao: Không mang điện, không gây cháy nổ, thích hợp cho các khu vực nguy hiểm.

Nhược điểm:

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Chủ yếu do chi phí thiết bị đo và cáp quang.
• Cài đặt phức tạp hơn so với các cảm biến nhiệt độ truyền thống.
• Yêu cầu kỹ thuật cao: Cần nhân viên kỹ thuật có chuyên môn cao để vận hành và bảo trì.

Ứng dụng:

1. Giám sát cháy nổ và an toàn:

   • Đường hầm, hầm mỏ, nhà máy hóa chất, nhà máy điện, kho chứa dầu khí.
   • Giúp phát hiện cháy, rò rỉ nhiệt hoặc sự cố sớm.

2. Giám sát nhiệt độ cáp điện cao thế:

   • Hệ thống truyền tải điện ngầm (Underground Cable).
   • Phát hiện điểm nóng (hot spot) để tránh nguy cơ cháy nổ hoặc hư hỏng.

3. Ứng dụng trong dầu khí:

   • Giám sát giếng dầu (Well Monitoring) và ống dẫn dầu khí (Pipeline Monitoring).
   • Phát hiện rò rỉ và giám sát hiệu suất khai thác.

4. Ứng dụng trong xây dựng và hạ tầng:

   • Cầu, đập thủy điện, tòa nhà cao tầng.
   • Giám sát sự thay đổi nhiệt độ để phát hiện nứt gãy hoặc biến dạng kết cấu.

So sánh với các hệ thống cảm biến nhiệt độ khác:

Tóm lại:

• DTS phù hợp cho những ứng dụng yêu cầu giám sát nhiệt độ chi tiết và liên tục trên một khoảng cách dài, đặc biệt trong môi trường khắc nghiệt hoặc có nguy cơ cháy nổ cao.
• Công nghệ này đang dần thay thế các hệ thống cảm biến nhiệt độ truyền thống trong nhiều ngành công nghiệp nhờ khả năng giám sát chính xác và an toàn cao.