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分布式光纖測溫系統

編輯:正瑞電子   發布時間:2018-12-11   閱讀:1862

一、綜述                   

分布式光纖測溫系統集光、電、機械、計算機和微弱信號檢測等技術為一體,可實現大范圍空間溫度分布式實時測量,具有測量距離長、覆蓋探測區域、實時監測、可精確定位等優點,在交通隧道、地鐵、電力、石化、水利等等領域均有應用。

分布式光纖測溫系統同時實現溫度測量和空間定位功能,其中溫度測量利用光纖自發拉曼(Raman)散射效應,空間定位利用光時域反射(OTDR)技術。

光纖既是傳輸介質,又是傳感器。高速驅動電路驅動激光器發出一窄脈寬激光脈沖,激光脈沖經波分復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,經波分復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的光纖位置;結合高速信號采集與數據處理技術,可準確、快速地獲得整根傳感光纖上任一點的溫度分布信息。

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分布式光纖測溫技術原理

二、系統組成

2.1系統組成概述

系統主要包括測量主機、傳感光纜、用戶軟件和相關配件。

2.1.1 測量主機

測溫主機采用多項光電測量和光纖技術以及性能高的光電器件,測量距離(16km)可定制、響應速度(2s)、測溫精度(0.5℃)。客戶可以針對應用需求,選擇相應的型號。

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測量主機外觀

分布式光纖測溫系統技術指標如下:

測溫性能

測量距離

0~16km

測量時間

2s/通道

測溫精度

±0.5

溫度分辨率

0.1

通道數量

1~8(可選)

測溫范圍

-40~85(常規光纖)

-40~250(特殊光纖)

采樣間隔

0.4m,0.8m

空間分辨率

0.5m,1m,2m,3m

定位精度

,0.2m,0.8m

系統接口

光纖接頭

FC/APC

通訊接口

Ethernet,USB,RS232

繼電器

46路溫度報警,2路系統故障

工作條件

工作溫度

-10~60

工作濕度

0~95%R.H. 無凝露

工作電源

DC 24V,AC 220V(可選)

IP等級

IP50



 

2.1.2感溫探測光纜    

傳感光纜采用特殊設計的快速導熱型光纜,纖芯采用進口GI 62.5/ 125多模光纖,光纖保護層選用高強度聚合物及不銹鋼螺旋管鎧裝護套,外護套為低煙無鹵阻燃材料,抗拉強度、耐彎、耐壓性能好,防水、抗腐蝕性,穩定可靠,工作壽命長。經過特殊設計的光纜結構,既能快速傳遞外界熱量,又可有效保護光纜內部的光纖,還能防止嚙齒動物的嚙咬,尤其適合工業消防監測應用及工程施工需求。

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  感溫探測光纜的技術參數如下:

      光纖類型  GI 62.5/125um

      光纖接頭  FC/APC,E2000/APC(可選)

      光纜壽命  大于30年

      光纜外徑  3mm-6mm

      抗拉強度  >600N

      抗壓強度  3000N

      彎曲半徑  ≥60mm

      外護套  阻燃聚合物  不銹鋼管

2.1.3用戶軟件(可根據客戶需求量身定制)

用戶軟件為自主設計開發,為用戶提供人性化、功能完善的中文交互界面,實時顯示溫度分布曲線和待測區域報警狀態,可根據實際工況分區設置多級報警閾值,并提供歷史數據查詢及統計分析功能。采用先進的基于Web的以太網系統架構,系統可以方便地與客戶局域網連接,在網絡內的每一臺計算機均可快捷地訪問系統,通過操作系統自帶的IE瀏覽器即可訪問、調取溫度數據和報警信息。

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    功能特點

    基于Web的以太網系統架構

    中文界面

    簡單易用,操作方便

    可視化視圖,易于定位

    分區設置多級報警閾值

    歷史數據查詢及統計分析

    量身定制開發

三、分布式光纖測溫系統功能特點

   光纖溫度監測系統應能分別針對不同環境下的溫度進行監測,能盡早發現事故隱患,減少損失。同時提供實時在線監測數據,為運行人員全面了解電氣設備的使用情況提供可靠依據。有自診斷功能,如果探測光纜受損,系統可及時定位故障點。

分布式光纖測溫系統的主要功能特點

1.1分布式實時測量,覆蓋探測區域,精確定位火災位置。

1.2可視化顯示,實時顯示火災發展趨勢和蔓延方向。

1.324小時不間斷在線監測,從根本上杜絕人員疏忽導致的事故。

1.4測量距離長,測量信息豐富。測量精度高,響應速度快。

1.5報警方式靈活:

1.5.1可實現差定溫多級報警方式,確保火災初期可靠報警。

1.5.2可針對環境變化設置可達1000個不同報警控制區域,報警控制區可編程,并可按照用戶的要求進行設計,每個單獨的報警區域可設置不同的報警值。

1.5.3系統具有多級定位報警、差溫報警和預報警功能,一旦檢測到監測部位環境溫度值或溫升速率超過設定的閾值,自動發出聲光報警信息,并傳送至火災報警主機。

1.6當發生火災時,及時提供報警信息并準確定位起火位置,并可通過繼電器輸出模塊與其它消防設施進行聯動控制。

1.7實時溫度信息和報警信息可自動保持,具有歷史數據查閱與統計分析功能。

1.8系統具有自診斷功能,如果探測光纜受損,系統可及時定位故障點。

1.9穩定可靠,誤報率低。

1.10探測光纜既是信號傳輸載體,又是感溫元件,安裝方便;探測光纜采用耐久性設計,工作壽命長,后期維護成本低。

1.11光信號測量,本質安全,抗電磁干擾,適合易燃易爆等惡劣環境下長期工作。

1.12測溫系統可以單獨保存七天以上的溫度數據及報警信息,可選用非機械硬盤式閃存介質或者大容量進口硬盤存儲介質。

1.13測溫系統采用符合工業級可靠性要求的嵌入式系統,具備web網絡訪問功能。

1.14 具有網絡接口,可與管理網絡相連,實現信息的共享和進一步的數據處理功能。

技術性能

  u  距離:16km

  u  速度:2s/通道

  u  精度:0.5℃

  u  采點:0.4m采樣間隔

  u  通道:可定制,≥2

  u  系統接口豐富,組網方便

  u  報警繼電器輸出達48路

  u  單一探測器光路設計,可靠性高

  u  具有自診斷功能,快速定位故障

  u  差定溫報警功能,報警方式靈活

  u  無漏報,誤報率低

四、感溫探測光纜安裝方式

分布式感溫光纖測溫系統主機部署在監控中心,4路感溫探測光纖直接從測量主機引出,沿著待測電纜夾層或橋架敷設,對于高壓電纜,一根高壓電纜敷設一根感溫光纖,對于電纜夾層,在每一層電纜夾層中,探測光纜S型鋪設。

感溫探測光纜的安裝需貼緊探測區域,以實現溫度或火災的快速響應。用塑料扎帶把光纜和電纜捆扎在一起。電纜豎井中感溫光纖宜緊貼豎井側壁敷設。電纜接頭處感溫光纖的設置應將感溫光纖盤繞成環,貼附與電纜接頭處。環的彎曲半徑應不小于光纖外徑的20倍。

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光纜鋪設示意圖


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