Riċerka dwar il-monitoraġġ tal-fibra ottika distribwita u t-teknoloġija ta’ skoperta bikrija ta’ jinxtorob niexef u qsim tal-ħamrija

Ħarsa ġenerali

Il-ħakma tar-regoli ta 'żvilupp tal-qasam tar-razza interna matul l-iżvilupp ta' xquq niexfa jinxtorob fil-ħamrija hija prerekwiżit importanti għall-istudju tal-mekkaniżmu ta 'formazzjoni ta' xquq niexfa jinxtorob fil-ħamrija. Madankollu, metodi ta 'monitoraġġ konvenzjonali ma jistgħux jiksbu l-karatteristiċi ta' deformazzjoni tal-ħamrija interna u ma jistgħux jissodisfaw ir-rekwiżiti tat-tnaqqis niexef tal-ħamrija. Rekwiżiti għal studji dwar il-qsim. Il-grupp ta 'riċerka ta' Tang Chaosheng ippropona metodu ġdid għal monitoraġġ raffinat tal-proċess tat-tnaqqis u l-qsim tat-tnixxif tal-ħamrija bbażat fuq teknoloġija ta 'sensing ta' fibra ottika distribwita (DFOS-OFDR), u sab li l-istrument ta 'interrogazzjoni DFOS-OFDR (OSI-S) jista' jikseb b'mod preċiż il-ħamrija proċess ta 'tnixxif u qsim. Il-karatteristiċi tal-evoluzzjoni spazjali u temporali tal-qasam tar-razza matul l-iżvilupp ta 'xquq li jinxtorob jistgħu jiġu pożizzjonati b'mod preċiż, u l-formazzjoni ta' xquq tista 'tiġi nħassa minn qabel.

Proċess tal-ittestjar

Il-ħamrija tafal irkuprata kienet imnixxfa bl-arja, mitħuna u mgħoddija minn għarbiel ta '2mm. Il-ħamrija mbagħad titħallat ma 'ammont xieraq ta' ilma biex tikseb kontenut ta 'umdità fil-mira ta' madwar 69% (1.9 darbiet il-limitu tal-likwidu) tat-tajn lest għall-użu. It-tajn imbagħad jiġi vvibrat fuq mejda li tivvibra għal 5 minuti biex tneħħi l-bżieżaq tal-arja kollha, u mbagħad jitferra f'moffa tal-plexiglass b'tul ta '500mm, wisa' ta '50mm, u għoli ta' 50mm wieħed wara l-ieħor. It-tqegħid tal-kejbil ottiku tar-razza huwa li l-ewwel iżżid 800g ta 'demel likwidu (20mm għoli) fil-moffa tal-plexiglass u tivvibra biex tikseb wiċċ ċatt. Il-kejbil ottiku tat-tensjoni jitqiegħed fuq id-demel likwidu, u mbagħad 400g tad-demel likwidu li jifdal (10mm għoli) jitferra 'fil-moffa u jitwettaq. Ivvibra biex tneħħi l-bżieżaq tal-arja. Ta 'min jinnota li ż-żewġt itruf tal-kejbil ottiku fil-kampjun tal-ħamrija mhumiex iffissati u jistgħu joqgħodu liberament hekk kif il-ħamrija tiċkien. Il-kejbil ottiku tar-razza huwa kompletament imqabbad mad-demodulatur DFOS-OFDR. Id-dijagramma skematika tal-apparat ta 'monitoraġġ użat fit-test tidher fil-Figura 1. It-test tat-tnixxif jitwettaq f'temperatura tal-kamra 30±1 grad. Sabiex jinqabad aħjar il-bidu u l-iżvilupp ta 'xquq tal-ħamrija matul il-proċess tat-tnixxif, intużat kamera diġitali biex taqbad immaġini b'riżoluzzjoni għolja kull 5 minuti, bl-istess frekwenza bħall-kampjunar tal-istrument ta' interrogazzjoni DFOS-OFDR (OSI-S).

Figura 1 Dijagramma skematika tal-apparat tat-test

Riżultati tat-Test

Evoluzzjoni tal-kurva tar-razza mal-ħin tat-tnixxif

Il-Figura a turi l-evoluzzjoni spazjali temporali tal-kurva tar-razza minn 0 min sa 5500 min ta' tnixxif. Hekk kif it-tnixxif jipproċedi, il-kurva tad-distribuzzjoni tar-razza tinbidel gradwalment mill-istat mhux deformat għall-istat ikkompressat ġenerali, li jfisser li l-kampjun għandu tendenza li jiċkien fil-volum minħabba telf ta 'ilma, u b'hekk jagħfas il-kejbil ottiku tar-razza interna. Hemm żewġ reġjuni ta' kompressjoni ovvji (A1 u A2) fil-figura, fejn il-qċaċet tar-razza jvarjaw minn -250 με sa -3000 με (A1) u -500 με sa -10000 με (A2). L-evaporazzjoni tal-ilma fil-kampjun tibda mill-wiċċ tal-ħamrija. Hekk kif il-proċess ta 'evaporazzjoni jkompli, il-pori bejn il-partiċelli tal-ħamrija jibdew jiffurmaw menisci ilma-arja, li jwassal għaż-żieda tal-ġbid kapillari u l-akkumulazzjoni ta' stress tensili. Meta l-istress tensili akkumulat jiżdied lil hinn mis-saħħa tat-tensjoni tal-ħamrija, il-qsim ta 'jinxtorob se jseħħ fil-ħamrija. Bit-tfaċċar tal-ewwel xquq (4930 min), tidher tensjoni tat-tensjoni u tensjoni kompressiva tkompli tonqos, li jfisser li ladarba l-ħamrija tinqasam, iż-żieda fil-wisa 'tax-xquq se żżid l-istress tensili fuq il-kejbil ottiku u tipproduċi tensjoni tensili korrispondenti.

Figura 2 Evoluzzjoni tal-morfoloġija tax-xquq tal-ħamrija u evoluzzjoni spazjali-temporali tal-kurva tar-razza matul il-proċess tat-tnixxif minn 0 sa 5500 min

Kif muri fil-Figura b, hemm 4 qċaċet strain fuq il-kurva strain f'0.29m, 0.36m, 0.2{0m u 0.10m, li huma kompletament konsistenti mal-pożizzjonijiet tal-4 xquq. Il-qċaċet tar-razza tax-xquq 1, 2, 3 u 4 f'5500 min huma 8457.11 με, 3552.48 με, -719.67 με u -736.39 με rispettivament. Il-wisgħat tal-qsim korrispondenti huma 6.41 mm, 6.61 mm, 4.45 mm u 4.54 mm rispettivament. Jista 'jidher b'mod ċar li xquq usa' normalment jikkorrispondu għal tensjonijiet tat-tensjoni akbar.

Sejbien bikri ta 'xquq niexfa jinxtorob fil-ħamrija

Ir-riżultati miksuba fit-taqsima preċedenti juru li t-teknoloġija DFOS-OFDR tista 'tikseb b'mod preċiż il-post tax-xquq. Sabiex jiġi ttestjat jekk it-teknoloġija proposta tistax twettaq skoperta bikrija tal-post tal-bidu ta 'xquq li jinxtorob tat-tnixxif tal-ħamrija, ġew studjati l-bidliet fil-wisa' ta 'erba' xquq u l-istati tat-tensjoni tagħhom bil-ħin tat-tnixxif. L-evoluzzjoni tal-istat tat-tensjoni miksuba mill-kejbil ottiku tista 'mhux biss tirrifletti t-tnaqqis tal-ħamrija qabel il-qsim tax-xquq niexef, iżda wkoll tirrifletti l-proċess kollu tal-espansjoni tal-qsim tal-ħamrija.

Sabiex jiġi evalwat aktar jekk it-teknoloġija DFOS-OFDR tistax tbassar it-tnixxif tal-ħamrija jinxtorob minn qabel, dan l-istudju ppropona tliet parametri: Tm (iż-żmien meta l-qsim tal-ħamrija jiġi skopert minn DFOS-OFDR), Tc (kiseb permezz ta' osservazzjoni b'għajnejhom jew immaġni diġitali). teknoloġija tal-ipproċessar) ħin tal-qsim tal-ħamrija) u ΔTp (intervall ta 'ħin imbassar minn qabel, definit bħala d-differenza bejn Tm u Tc).

Il-Figura 3 turi l-bidliet fil-wisa 'tal-qasma u l-istat tar-razza bil-ħin tat-tnixxif. L-ewwel xquq (Crack 1) deher f'4955 minuta, u DFOS-OFDR kien diġà skopra l-bidu ta 'xquq f'4930 minuta, li jindika li t-teknoloġija DFOS-OFDR tista' tiskopri t-tnixxif tal-ħamrija jinxtorob qsim madwar 25 minuta bil-quddiem. Bl-istess mod, għal xaqq 2, xaqq 3 u xaqq 4, il-valuri ΔTp korrispondenti huma 55, 40 u 40 min rispettivament. L-eżattezza tad-demodulatur DFOS-OFDR (OSI-S) tista 'tilħaq 1 με. Preċiżjoni għolja bħal din tippermetti lid-DFOS-OFDR iħoss b'mod preċiż kwalunkwe deformazzjoni żgħira ġewwa l-ħamrija, li tippermetti skoperta bikrija ta 'xquq tal-ħamrija. Għal kull xquq, il-ħin taċ-ċomb tal-formazzjoni tax-xquq imbassar mit-teknoloġija DFOS-OFDR huwa differenti. Dan huwa għaliex għalkemm it-tajn intuża relattivament uniformi fit-test, it-tajn ma jistax ikun kompletament uniformi, li jaffettwa d-distribuzzjoni tal-kejbils ottiċi ġewwa l-ħamrija. Dan jaffettwa l-ħin ta' skoperta bikrija.

Figura 3 Relazzjoni bejn il-wisa' tal-qasma u l-istat tar-razza tal-pożizzjoni tal-qasma

Riżultati sperimentali

It-teknoloġija DFOS-OFDR tista 'tintuża biex timmonitorja l-evoluzzjoni ta' xquq niexfa jinxtorob fuq il-wiċċ tal-ħamrija u ġewwa. Il-kurva tad-distribuzzjoni tar-razza miksuba minn DFOS-OFDR tista 'taqbad b'mod preċiż il-karatteristiċi li jinxtorob tal-ħamrija u l-pożizzjonijiet tal-bidu tal-qsim, u tikseb ir-relazzjoni bejn il-wisa' tal-qasma u l-istat korrispondenti tar-razza bil-ħin tat-tnixxif, li jista 'jipprovdi għajnuna għal skoperta bikrija tal-post tax-xquq . Meta mqabbel ma 'metodi ta' monitoraġġ tar-razza diskreti tradizzjonali, DFOS-OFDR huwa monitoraġġ imqassam, mhux distruttiv, preċiż, effiċjenti u b'riżoluzzjoni għolja tat-tnixxif tal-ħamrija tinxtorob ikkrekkjar monitoraġġ u skoperta bikrija. Jintuża biex jistudja l-wiċċ tal-ħamrija u xquq interni niexfa jinxtorob. Ipprovdi appoġġ ta' dejta affidabbli.