概述:
分布式光纖測溫系統(tǒng)是一款連續(xù)分布式光纖溫度傳感系統(tǒng),它利用光時域反射(OTDR)技術(shù)和拉曼(Raman)散射效應(yīng)測量沿光纖分布的溫度變化。該系統(tǒng)中光纖既是傳輸介質(zhì),又是傳感器,激光脈沖沿光纖向前傳輸,激光與光纖介質(zhì)相互作用,產(chǎn)生極為微弱的背向拉曼散射光(溫度敏感的anti-stokes光和溫度不敏感的stokes光),經(jīng)波分復(fù)用器分離后由高靈敏光電探測器所探測,再經(jīng)高速信號采集和微弱信號處理,得到背向散射信號光的光強比值和返回時間,從而實時獲得溫度分布信息。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)作為國內(nèi)外的溫度探測器,具有測量距離長、無測量盲區(qū)、實時測量等優(yōu)點,在電力、交通隧道、地鐵、石化、大壩等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。
分布式光纖測溫系統(tǒng)集光、機、電、計算機和微弱信號檢測等*為一體,采用多項國內(nèi)外的光電測量技術(shù)和光纖技術(shù),產(chǎn)品具有測量精度高、測量時間短、測量距離長等特點,關(guān)鍵技術(shù)指標超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品,為業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品,可滿足客戶的不同應(yīng)用需求。分布式光纖測溫系統(tǒng)具有定溫、差溫、溫升等多種報警算法,可提供聲、光、圖像和繼電器報警方式,同時提供豐富的標準接口通訊方式方便與其他各類設(shè)備相連及數(shù)據(jù)采集,具備良好的兼容性和擴展性。
測量原理:
分布式光纖測溫系統(tǒng)同時實現(xiàn)溫度測量和空間定位功能,其中溫度測量利用光纖自發(fā)拉曼(Raman)散射效應(yīng),空間定位基于散射信號的回波時間(OTDR技術(shù))。高速驅(qū)動電路驅(qū)動激光器發(fā)出一窄脈寬激光脈沖,激光脈沖經(jīng)波分復(fù)用器后沿傳感光纖向前傳輸,激光脈沖與光纖分子相互作用,產(chǎn)生多種微弱的背向散射,包括瑞利(Rayleigh)散射、布里淵(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等,其中拉曼散射是由于光纖分子的熱振動,產(chǎn)生溫度不敏感的斯托克斯(Stokes)光和溫度敏感的反斯托克斯(Anti-Stokes)光,兩者的波長不一樣,經(jīng)波分復(fù)用器分離后由高靈敏的探測器所探測。光纖中的Anti-Stokes光強受外界溫度調(diào)制,Anti-Stokes與Stokes的光強比值準確反映了溫度信息;不同位置的拉曼散射信號返回探測器的時間是不一樣的,通過測量該回波時間即可確定散射信號所對應(yīng)的光纖位置;結(jié)合高速信號采集與數(shù)據(jù)處理技術(shù),可準確、快速地獲得整根傳感光纖的溫度分布信息。分布式光纖測溫系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示。
圖1-1分布式光纖測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
系統(tǒng)特點及功能:
2、分布式:分布式光纖測溫系統(tǒng)為分布式測溫,連續(xù)監(jiān)測,可根據(jù)現(xiàn)場情況任意設(shè)定報警值。實時顯示待測范圍內(nèi)任意點的溫度變化。
3、*性:分布式光纖測溫系統(tǒng)光纜分布式溫度測量系統(tǒng)是電纜溫度在線監(jiān)測的效的手段,在國外已經(jīng)取代傳統(tǒng)的線性感溫材料,在技術(shù)上已非常成熟完善;通過采用不同的外護套材料,探測光纜可以適應(yīng)各種環(huán)境;區(qū)域長度設(shè)定、報警值設(shè)定及系統(tǒng)校定均可采用Windows 2000及以上版本軟件來完成。
4、準確性:分布式光纖測溫系統(tǒng)溫度分辨率可以達到0.1℃,溫度精度可以達到1℃;終端機內(nèi)的激光發(fā)射裝置每秒鐘會發(fā)射上萬次的光脈沖,并將取樣溫度的平均值輸出到顯示系統(tǒng),基本消除誤差。
5、靈活性:分布式光纖測溫監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測是連續(xù)的,可設(shè)置多級定溫報警,如30℃初報警,40℃預(yù)報警,50℃采取措施等,并且可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況進行修正;為避免誤報發(fā)生,在設(shè)定定溫報警的同時,還可以設(shè)定溫升速率報警,或定溫和差溫結(jié)合報警。報警控制區(qū)可編程,并可按照用戶的要求進行分區(qū),可針對環(huán)境變化最多可設(shè)置500個不同報警控制區(qū)域。
6、擴展性:分布式光纖測溫系統(tǒng)可以對多路光纖進行同時測量,根據(jù)實際需要,有1、2、4、8最多至16路可以選擇。
7、兼容性:分布式光纖測溫系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)網(wǎng)口、RS232接口,向終端用戶控制系統(tǒng)(如平板PC)提供分區(qū)、溫度及報警信息。
8、安全性:分布式光纖測溫系統(tǒng)也可具備內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄功能,可儲存一年的歷史數(shù)據(jù)(如可用),并可把存儲的數(shù)據(jù)調(diào)(恢復(fù))出來;遠程控制和診斷,可通過網(wǎng)絡(luò)接口進行遠程控制和診斷;如果光纖受損,分布式光纖測溫系統(tǒng)可以即時定位受損點,并通過光纖熔接機對其進行熔接,這對于有效的實施在線監(jiān)測是非常重要的;探測光纜本征安全,采用光信號,不會與動力電纜之間產(chǎn)生相互電磁干擾。
9、完整性:分布式溫度測量系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境要求采用回路配置-即光纜的兩端均連接到分布式光纖測溫系統(tǒng)主機上。回路設(shè)計采用“雙端”數(shù)據(jù)處理(即如果出現(xiàn)斷路,可從回路兩端同時進行單端測量),因此光纜上單點受損并不影響分布式光纖測溫系統(tǒng)在回路兩端采集數(shù)據(jù)的能力,也不會引起任何性能損失,如響應(yīng)時間,區(qū)域定位及溫度分辨率將保持不變。