Назначение
Системы мониторинга распределения температуры волоконно-оптические модульные повышенной дальности DTSXL (далее по тексту - системы) предназначены для измерений и регистрации распределения температуры по длине одномодового волоконно-оптического кабеля типа ITU-T G.652.D или многомодового волоконно-оптического кабеля типа ITU-T G.651.1, помещенного в жидкую, газообразную или твердую среду.
Описание
Принцип действия системы основан на эффекте Рамана или комбинационном рассеянии, которое возникает при неупругом рассеянии фотонов входного светового импульса на атомах колеблющихся молекул. В результате возникают фотоны как с меньшей энергией, чем у входного импульса, то есть с большей длиной волны, так называемые стоксовские компоненты, так и с большей энергией, то есть с меньшей длиной волны - антистоксовские. Наиболее чувствительны к изменению температуры антистоксовские компоненты, причем мерой температуры является отношение интенсивности антистоксовской компоненты к интенсивности стоксовской. Модулированный во временной области свет лазера направляется в световод кабеля, после чего в любой точке вдоль волокна возникает комбинационный рассеянный свет, излучаемый во всех направлениях. Часть комбинационного рассеянного света движется в обратном направлении к блоку формирования сигнала. Затем выполняется спектральная фильтрация света обратного рассеивания, его преобразование в измерительных каналах в электрические сигналы, усиление и электронная обработка. В качестве промежуточного результата получают кривые комбинационного обратного рассеивания, как функцию длины кабеля. Интенсивность обратного рассеивания пропорциональна интенсивности соответствующего комбинационного рассеивания. Из отношения кривых обратного рассеивания получают температуру волокна вдоль всего световодного кабеля.
Системы мониторинга распределения температуры волоконно-оптические модульные повышенной дальности DTSXL конструктивно состоят из следующих модулей и компонентов:
- основной модуль со встроенными функциями связи DTSX3000 (моделей DTSX3000-S, DTSX3000-N, DTSX3000-M, DTSX3000-L);
- базовый модуль DTSBM10, в который устанавливаются основной модуль, модуль источника питания, модуль центрального процессорного устройства (далее - ЦПУ) и модуль оптического переключателя;
- модуль оптического переключателя DTOS (моделей DTOS2L, DTOS4L, DTOS16L, отличающихся друг от друга количеством каналов для подключения волоконно-оптического кабеля);
- модуль источника питания типов NFPW426, NFPW441, NFPW442, NFPW444 (модуль STARDOM, обеспечивающий питание для системы DTSXL);
- модуль ЦПУ типа NFCP050 (модуль STARDOM с функциями ЦПУ, опционально);
- комплект для монтажа в стойку DTRK10 (опционально);
- оптоволоконный кабель в защитной оболочке или без неё.
Модули, входящие в состав систем мониторинга распределения температуры волоконнооптических модульных повышенной дальности DTSXL приведены на рисунке 1.
Системы мониторинга распределения температуры волоконно-оптические модульные повышенной дальности DTSXL отличаются друг от друга типами подключаемых волоконнооптических кабелей (далее - оптоволокно или датчики измерения температуры), количеством каналов для подключения волоконно-оптического кабеля, а также метрологическими и техническими характеристиками.
При наличии встроенной поддержки протокола Modbus система DTSXL может осуществлять связь с комплексами STARDOM и CENTUM. При подключении к базовому модулю модуля ЦПУ модуль ЦПУ может осуществлять связь с основным модулем по протоколу Modbus (Modbus последовательный или Modbus/TCP) через соединение RS-232C или Ethernet. Для выполнения дублирования, восстановления, конфигурации сети и других операций техобслуживания к системе можно получить доступ с помощью Web-браузера. Измерители имеют встроенные функции самодиагностики, обнаружения неисправности оптоволокна и др.
Общий вид систем мониторинга распределения температуры волоконно-оптических модульных повышенной дальности DTSXL приведен на рисунке 2.
Пломбирование систем мониторинга распределения температуры волоконно-оптических модульных повышенной дальности DTSXL не предусмотрено.
Общий вид волоконно-оптических кабелей для систем мониторинга распределения температуры волоконно-оптических модульных повышенной дальности DTSXL приведен на рисунке 3. В зависимости от измеряемой температуры кабели могут быть выполнены в защитной оболочке, отличной от приведенных на фотографиях, но при этом, сами кабели должны соответствовать типу ITU-T G.651.1 (многомодовый кабель по стандарту МЭК 607932-10 A1a.1) и типу ITU-T G.652.D (одномодовый кабель по стандарту МЭК 60793-2-50 B1.3).
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) приборов состоит из встроенной и автономной части ПО. Для функционирования приборов необходимо наличие встроенной части ПО. Метрологически значимой является только встроенная часть ПО.
Уровень защиты встроенной части ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «высокий» в соответствии с рекомендацией по метрологии Р 50.2.077-2014: программное обеспечение защищено от преднамеренных изменений с помощью специальных программных средств.
Идентификационные данные встроенной части ПО систем распределенного датчика температуры повышенной дальности серии DTSXL приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные встроенной части ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование встроенного ПО | S9575TF |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | не ниже R1.03.01 |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения | по номеру версии |
Автономная часть ПО состоит из двух частей: ПО для конфигурации измерений и отображения результатов измерений (DTAP3000) и ПО преобразования данных измерений в формат WITSML (DTAP3000D) (опция).
ПО DTAP3000 имеет следующие функции: измерения, обработки данных, обнаружения, управления данными, преобразования данных LAS, передачи данных, диагностики неисправностей, техобслуживания, аутентификации и регистрации пользователя. ПО DTAP3000D предназначено для конфигурации и преобразования данных WITSML в процессе измерений, а также для управления данными WITSML.
Уровень защиты автономной части ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «средний» в соответствии с рекомендацией по метрологии Р 50.2.077-2014: программное обеспечение защищено от преднамеренных изменений с помощью специальных программных средств.
Таблица 2 - Метрологические и технические характеристики системы при использовании многомодового волоконно-оптического кабеля типа ITU-T G.651.1 (по стандарту МЭК 60793-2-10 A1a.1)__
| Наименование характеристики | Значение характеристики для моделей основного модуля |
| DTSX3000-S | DTSX3000-N | DTSX3000-M | DTSX3000-L |
| Диапазон измерений температуры, °C(1): | от -196 до +800 |
| Диапазон показаний температуры, °C: | от -220 до +800 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности при времени измерений 600 с, °С: - в диапазоне измерений от -40 до +80 °С включ.; - в остальном диапазоне измерений | ±1 ±6 |
| Разрешение выборки (в зависимости от общей длины оптоволокна), м: - при длине оптоволокна до 6 км включ.; - при длине оптоволокна св. 6 до 10 км включ.; - при длине оптоволокна св. 10 до 16 км включ.; - при длине оптоволокна св. 16 до 20 км включ.; - при длине оптоволокна св. 20 до 30 км включ.; - при длине оптоволокна св. 30 до 50 км | 0,5; 1; 2 0,5; 1; 2 | 0,5; 1; 2 0,5; 1; 2 0,5; 1; 2 | 0,5; 1; 2 0,5; 1; 2 0,5; 1; 2 1; 2 1; 2 | 0,5; 1; 2 0,5; 1; 2 0,5; 1; 2 1; 2 1; 2 2 |
| Пространственное разрешение (для диапазона измеряемого расстояния не более 16 км и разрешения выборки 0,5 м), м, не более (2) | 1 |
| Пространственное разрешение (для диапазона измеряемого расстояния 16 км и разрешения выборки 0,5 м), м, не более (2) | 2 |
| Пространственное разрешение (для диапазона измеряемого расстояния 30 км и разрешения выборки 0,5 м), м, не более (2) | 5 |
| Пространственное разрешение (для диапазона измеряемого расстояния 50 км и разрешения выборки 0,5 м), м, не более (2) | 8 |
| Наименование характеристики | Значение характеристики для моделей основного модуля |
| DTSX3000-S | DTSX3000-N | DTSX3000-M | DTSX3000-L |
| Разрешение температуры для односторонних измерений (при +20 °С, времени измерений 600 с и в зависимости от длины оптоволокна) (3), °С: - при длине оптоволокна до 6 км включ.; - при длине оптоволокна св. 6 до 10 км включ.; - при длине оптоволокна св. 10 до 16 км включ.; - при длине оптоволокна св. 16 до 20 км включ.; - при длине оптоволокна св. 20 до 30 км включ.; - при длине оптоволокна св. 30 до 50 км | ±0,03 ±0,03 | ±0,03 ±0,03 ±0,06 | ±0,03 ±0,03 ±0,06 ±0,2 ±0,2 | ±0,03 ±0,03 ±0,06 ±0,2 ±0,2 ±2,6 |
| Время измерений, с, не менее | 10 |
| Диапазон измеряемого расстояния (длина оптоволокна), км, не более | 6; 10 | 6; 10; 16 | 6; 10; 16; 20; 30 | 6; 10; 16; 20; 30; 50 |
| Тип оптического волокна (по стандарту МЭК 60793-2-10 A1a.1) | ITU-T | " G.651.1 |
| Тип источника излучения | Импульсный |
| Длина волны источника излучения, нм | 1552 |
| Максимальная средняя мощность излучения, Вт: | 3,8 |
| Напряжение питания, В | от 10 до 30 (постоянного тока); от 21,6 до 31,2 (постоянного тока); от 100 до 120 (переменного тока); от 220 до 240 (переменного тока) |
| Частота переменного тока, Гц | от 47 до 66 |
| Мощность, Вт: - режим энергосбережения рабочий режим - спящий режим | 16 2,1 |
| Диаметр оболочки оптоволокна, мкм | от 123 до 127 |
| Диаметр сердцевины, мм | от 47 до 53 |
| Габаритные размеры измерителя (ширинахвысотахглубина), мм, не более: | 482,6x132,5x55 |
| Масса, кг, не более: | 2,3 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 130000 |
| Расчетный срок службы, лет | 10 |
| Наименование характеристики | Значение характеристики для моделей основного модуля |
| DTSX3000-S | DTSX3000-N | DTSX3000-M | DTSX3000-L |
| Рабочие условия эксплуатации: - температура окружающей среды, °C: - для оптоволокна - для базового модуля - относительная влажность окружающего воздуха, %, не более | от -196 до +800 от -40 до +65(4) 80 (без конденсации) |
Примечания:
Таблица 3 - Метрологические и технические характеристики системы с основным модулем DTSX3000-M при использовании одномодового волоконно-оптического кабеля типа ITU-T G.652.D (по стандарту МЭК 60793-2-50 B1.3)_
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Диапазон измерений температуры, °C1: | от -196 до +800 |
| Диапазон показаний температуры, °C: | от -220 до +800 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности при времени измерений 600 с, °С: - в диапазоне измерений от -40 до +80 °С включ. - в остальном диапазоне измерений | ±1 ±6 |
| Разрешение выборки (в зависимости от общей длины оптоволокна), м: - при длине оптоволокна до 6 км включ.; - при длине оптоволокна св. 6 до 10 км включ.; - при длине оптоволокна св. 10 до 16 км включ.; - при длине оптоволокна св. 16 до 20 км включ.; - при длине оптоволокна св. 20 до 30 км включ.; - при длине оптоволокна св. 30 до 50 км | 0,5; 1; 2 0,5; 1; 2 0,5; 1; 2 1; 2 1; 2 |
| Пространственное разрешение (для диапазона измеряемого расстояния не более 16 км и разрешения выборки 0,5 м), м, не более 2 | 1 |
| Пространственное разрешение (для диапазона измеряемого расстояния 16 км и разрешения выборки 0,5 м), м, не более (2) | 2 |
| Пространственное разрешение (для диапазона измеряемого расстояния 30 км и разрешения выборки 0,5 м), м, не более (2) | 5 |
| Пространственное разрешение (для диапазона измеряемого расстояния 50 км и разрешения выборки 0,5 м), м, не более (2) | 8 |
| Разрешение температуры для односторонних измерений (при +20 °С, времени измерений 600 с) 3, °С | ±1,2 |
| Время измерений, с, не менее | 10 |
| Диапазон измеряемого расстояния (длина оптоволокна), км, не более | 6; 10; 16; 20; 30 |
| Тип оптического волокна (по стандарту МЭК 60793-2-50 B1.3) | ITU-T G.652.D |
| Тип источника излучения | Импульсный |
| Длина волны источника излучения, нм | 1552 |
| Максимальная средняя мощность излучения, Вт: | 3,8 |
| Напряжение питания, В | от 10 до 30 (постоянного тока); от 21,6 до 31,2 (постоянного тока); от 100 до 120 (переменного тока); от 220 до 240 (переменного тока) |
| Частота переменного тока, Гц | от 47 до 66 |
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Мощность, Вт: - режим энергосбережения рабочий режим - стандартный рабочий режим | 16 2,1 |
| Диаметр оболочки оптоволокна, мкм | от 124 до 126 |
| Габаритные размеры (ширинахвысотахглубина), мм, не более: | 482,6x132,5x55 |
| Масса, кг, не более: | 2,3 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 130000 |
| Расчетный срок службы, лет | 10 |
| Рабочие условия эксплуатации: - температура окружающей среды, °C: - для оптоволокна - для базового модуля - относительная влажность окружающего воздуха, %, не более | от -196 до +800 от -40 до +65(4) 80 (без конденсации) |
| Примечания: 1. Допускается использование приборов в поддиапазоне измерений находящегося в пределах верхней и нижней границы диапазона измерений. 2. Пространственное разрешение (или расстояние отклика) представляет собой расстояние между точками 10 % и 90 % при реакции датчика на шаговое изменение температуры в любой точке оптоволокна. 3. Данные значения указывают на одно среднеквадратичное (стандартное) отклонение (СКО) по всему расстоянию измерений постоянной температуры +20 °С без потерь на соединение и ослаблении (затухании) в оптоволокне на 0,20 дБ/км для стоксового (рассеивания) света и 0,20 дБ/км для антистоксового (рассеивания) света для используемой длины волны (1550 нм). Временные значения указывают на время измерений в режиме быстрых измерений с разрешением выборки 1 м (2 м для диапазона 50 км). 100 метровые участки (секции) на ближнем конце и на дальнем конце оптоволокна исключаются. Измерения разрешения температуры зависят от длины оптоволокна, времени измерений и избыточных потерь. 4. От 0 до +55 °C, когда используется модуль источника питания NFPW441, NFPW442 или NFPW444. |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским способом или на панели прибора.
Комплектность
Комплектность поставки систем мониторинга распределения температуры волоконнооптических модульных повышенной дальности DTSXL приведена в таблице 4.
| Наименование и обозначение | Количество |
| Система мониторинга распределения температуры волоконно-оптическая модульная повышенной дальности DTSXL | 1 шт. (типы и количество модулей в соответствии с заказом) |
| Модуль источника питания STARDOM | 1 шт. (тип в соответствии с заказом) |
| Волоконно-оптический кабель | 1 шт. (тип и количество в соответствии с заказом |
| Волоконно-оптический кабель для поверки длиной не менее 300 м | 1 шт. (количество и тип в соответствии с заказом) |
| Диск с калибровочными значениями | 1 шт. |
| Диск с ПО DTAP3000 | 1 шт. |
| Набор кабелей для подключения питания | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации | 1 экз. |
| Методика поверки МП 207.1-040-2016 | 1 шт. |
| Диск с ПО DTAP3000D (по дополнительному заказу) | 1 шт. |
| Модуль NFCP050 (по дополнительному заказу) | 1 шт. |
| Комплект DTRK10 (по дополнительному заказу) | 1 шт. |
Поверка
осуществляется по документу МП 207.1-040-2016 «Системы мониторинга распределения температуры волоконно-оптические модульные повышенной дальности DTSXL. Методика поверки», утверждённому ФГУП «ВНИИМС» 22.11.2016 г.
Основные средства поверки:
Рабочий эталон 3-го разряда по ГОСТ 8.558-2009 - термометр сопротивления эталонный ЭТС-100 (регистрационный № 19916-10);
Рабочие эталоны 2, 3-го разрядов по ГОСТ 8.558-2009 - преобразователи термоэлектрические эталонные ТППО (регистрационный № 19254-10);
Измеритель температуры многоканальный прецизионный МИТ 8 (регистрационный № 19736-11);
Термостаты переливные прецизионные ТПП-1 (регистрационный № 33744-07);
Термостат с флюидизированной средой FB-08 (регистрационный № 56927-14).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.
Нормативные документы
ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия
ГОСТ 8.558-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения температуры
МЭК 61757-2-2:2016 Волоконно-оптические датчики. Часть 2-2. Измерение Температуры. Распределенные измерения
Техническая документация фирмы-изготовителя
68136-17: Методика поверки МП 207.14140-2016Скачать4.3 Мб