分布式光纤测温装置是一款连续分布式光纤温度传感系统,它采用的OTDR技术和Raman散射光对温度敏感的特性,探测出沿着光纤不同位置的温度变化,实现真正分布式的测量。分布式光纤测温系统除了及时预警火灾隐患外,还能定位火灾发生位置。作为一种成熟的分布式测温手段,分布式光纤测温系统具有测量距离远、测量精度高、响应速度快、抗电磁干扰、适于易燃易爆等危险场所等优点,可广泛应用于高压电缆在线监测、电力载流量分析、交通隧道火情监测、油气储罐火情监测、输煤皮带火情监测、大坝渗漏监测等领域。
测量原理
温度测量基于自发拉曼Raman散射效应。大功率窄脉宽激光脉冲LD入射到传感光纤后,激光与光纤分子相互作用,产生极其微弱的背向散射光,散射光有三个波长,分别是Rayleigh(瑞利)、anti-stokes(反斯托克斯)和stokes(斯托克斯)光;其中anti-stokes温度敏感,为信号光;stokes温度不敏感,为参考光。从传感光纤背向散射的信号光经再次经过分光模块WF,隔离Rayleigh散射光,透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光,并且由同一探测器(APD)接收,根据两者的光强比值可计算出温度。而位置的确定是基于光时域反射OTDR技术,利用高速数据采集测量散射信号的回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置。
原理示意图
系统特点及功能
分布式光纤测温系统具有如下技术优势:
l 性
系统测温、定位速度非常高。为了提高测量时间,采用了高速微弱信号处理技术优势,单次测量时间短为3s,响应速度快,且测量精度高。
l 分布特性
分布式光纤测温系统可提供连续动态监测长达几公里范围内温度变化信号,可测量温度测量范围(℃):-190~700(取决于光缆种类),可任意设置各级温度报警值。
l 性
该系统是目前性能指标、功能性强、可靠性、技术的分布式测温产品,支持多16路测温光纤接入通道。关键器件优选国外进口高性能器件,核心算法经过严格测试。
l 兼容性
系统主机为开放通信协议,提供与工作站联接的通信接口,在中央控制室防灾报警工作站以汉化的图文方式显示温度曲线、报警位置、报警温度等全部信息;
系统可以通过TCP/IP协议输出形式与PC、消防报警系统等其它控制设备进行联动,进行声光报警,信号输出准确、完整。
l 安全性
光纤分布式温度监测系统具备安全记录功能,可储存不少于999条的历史报警数据,并可进行有效审核。
感温光纤本征安全,采用光信号,不会与动力电缆之间产生相互电磁干扰。
系统组成概述
系统由信号处理单元、测温光纤、控制器组成。通过网线连接信号处理单元,实现对信号处理单元的配置及监控测量。
信号处理单元
信号处理单元是核心,实现温度测量判断。信号处理单元采用模块化设计,可靠性高;同时凭借高速微弱信号处理技术优势,技术指标达到国内水平。
信号处理单元的前面板包括4个LED指示灯、1个电源开关、1个复位开关,1个蜂鸣器,1个带触摸功能液晶屏。
(1) 电源开关。信号处理单元带有钥匙开关,控制信号处理单元的电源开启与关闭。
(2) 复位开关。信号处理单元带有复位开关,复位开关是专用的工具,控制信号处理单元状态的复位。
(3) 蜂鸣器。信号处理单元自带蜂鸣器,当信号处理单元探测到火警后,蜂鸣器长鸣,直至系统复位或者用户选择消音;当信号处理单元发生故障后,蜂鸣器间断响,直至故障解除或者用户选择消音。
(4) 电源指示灯。信号处理单元接通电源以后,电源指示灯常亮,为蓝色指示灯。
(5) 运行指示灯。信号处理单元正常工作处于探测状态时,运行指示灯常亮,为绿色指示灯。
(6) 故障指示灯。发生故障后,例如光纤被拔出,故障指示灯常亮,为黄色指示灯,指示灯保持常亮直至故障被解除(如光纤被重新插入)。
感温光纤
光纤由石英玻璃拉制而成,通过各种封装形成各种特性的光纤。光纤既是信号传输介质,又是温度感测元件。考虑到现场的恶劣环境,感温光纤应具备良好的抗啮咬、抗震特性。所以感温光纤应具备坚固的护套,提供良好的防护特性,但同时感温光纤也应该提供良好的温度传导性能,以保证的火灾探测。
