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分布式光纤测温系统

编辑:正瑞电子   发布时间:2018-12-11   阅读:1053

一、综述                   

分布式光纤测温系统集光、电、机械、计算机和微弱信号检测等技术为一体,可实现大范围空间温度分布式实时测量,具有测量距离长、覆盖探测区域、实时监测、可精确定位等优点,在交通隧道、地铁、电力、石化、水利等等领域均有应用。

分布式光纤测温系统同时实现温度测量和空间定位功能,其中温度测量利用光纤自发拉曼(Raman)散射效应,空间定位利用光时域反射(OTDR)技术。

光纤既是传输介质,又是传感器。高速驱动电路驱动激光器发出一窄脉宽激光脉冲,激光脉冲经波分复用器后沿传感光纤向前传输,激光脉冲与光纤分子相互作用,产生多种微弱的背向散射,包括瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等,其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动,产生温度不敏感的斯托克斯(Stokes)光和温度敏感的反斯托克斯(Anti-Stokes)光,两者的波长不一样,经波分复用器分离后由高灵敏的探测器所探测。光纤中的Anti-Stokes光强受外界温度调制,Anti-Stokes与Stokes的光强比值准确反映了温度信息;不同位置的拉曼散射信号返回探测器的时间是不一样的,通过测量该回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置;结合高速信号采集与数据处理技术,可准确、快速地获得整根传感光纤上任一点的温度分布信息。

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分布式光纤测温技术原理

二、系统组成

2.1系统组成概述

系统主要包括测量主机、传感光缆、用户软件和相关配件。

2.1.1 测量主机

测温主机采用多项光电测量和光纤技术以及性能高的光电器件,测量距离(16km)可定制、响应速度(2s)、测温精度(0.5℃)。客户可以针对应用需求,选择相应的型号。

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测量主机外观

分布式光纤测温系统技术指标如下:

测温性能

测量距离

0~16km

测量时间

2s/通道

测温精度

±0.5

温度分辨率

0.1

通道数量

1~8(可选)

测温范围

-40~85(常规光纤)

-40~250(特殊光纤)

采样间隔

0.4m,0.8m

空间分辨率

0.5m,1m,2m,3m

定位精度

,0.2m,0.8m

系统接口

光纤接头

FC/APC

通讯接口

Ethernet,USB,RS232

继电器

46路温度报警,2路系统故障

工作条件

工作温度

-10~60

工作湿度

0~95%R.H. 无凝露

工作电源

DC 24V,AC 220V(可选)

IP等级

IP50



 

2.1.2感温探测光缆    

传感光缆采用特殊设计的快速导热型光缆,纤芯采用进口GI 62.5/ 125多模光纤,光纤保护层选用高强度聚合物及不锈钢螺旋管铠装护套,外护套为低烟无卤阻燃材料,抗拉强度、耐弯、耐压性能好,防水、抗腐蚀性,稳定可靠,工作寿命长。经过特殊设计的光缆结构,既能快速传递外界热量,又可有效保护光缆内部的光纤,还能防止啮齿动物的啮咬,尤其适合工业消防监测应用及工程施工需求。

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  感温探测光缆的技术参数如下:

      光纤类型  GI 62.5/125um

      光纤接头  FC/APC,E2000/APC(可选)

      光缆寿命  大于30年

      光缆外径  3mm-6mm

      抗拉强度  >600N

      抗压强度  3000N

      弯曲半径  ≥60mm

      外护套  阻燃聚合物  不锈钢管

2.1.3用户软件(可根据客户需求量身定制)

用户软件为自主设计开发,为用户提供人性化、功能完善的中文交互界面,实时显示温度分布曲线和待测区域报警状态,可根据实际工况分区设置多级报警阈值,并提供历史数据查询及统计分析功能。采用先进的基于Web的以太网系统架构,系统可以方便地与客户局域网连接,在网络内的每一台计算机均可快捷地访问系统,通过操作系统自带的IE浏览器即可访问、调取温度数据和报警信息。

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    功能特点

    基于Web的以太网系统架构

    中文界面

    简单易用,操作方便

    可视化视图,易于定位

    分区设置多级报警阈值

    历史数据查询及统计分析

    量身定制开发

三、分布式光纤测温系统功能特点

   光纤温度监测系统应能分别针对不同环境下的温度进行监测,能尽早发现事故隐患,减少损失。同时提供实时在线监测数据,为运行人员全面了解电气设备的使用情况提供可靠依据。有自诊断功能,如果探测光缆受损,系统可及时定位故障点。

分布式光纤测温系统的主要功能特点

1.1分布式实时测量,覆盖探测区域,精确定位火灾位置。

1.2可视化显示,实时显示火灾发展趋势和蔓延方向。

1.324小时不间断在线监测,从根本上杜绝人员疏忽导致的事故。

1.4测量距离长,测量信息丰富。测量精度高,响应速度快。

1.5报警方式灵活:

1.5.1可实现差定温多级报警方式,确保火灾初期可靠报警。

1.5.2可针对环境变化设置可达1000个不同报警控制区域,报警控制区可编程,并可按照用户的要求进行设计,每个单独的报警区域可设置不同的报警值。

1.5.3系统具有多级定位报警、差温报警和预报警功能,一旦检测到监测部位环境温度值或温升速率超过设定的阈值,自动发出声光报警信息,并传送至火灾报警主机。

1.6当发生火灾时,及时提供报警信息并准确定位起火位置,并可通过继电器输出模块与其它消防设施进行联动控制。

1.7实时温度信息和报警信息可自动保持,具有历史数据查阅与统计分析功能。

1.8系统具有自诊断功能,如果探测光缆受损,系统可及时定位故障点。

1.9稳定可靠,误报率低。

1.10探测光缆既是信号传输载体,又是感温元件,安装方便;探测光缆采用耐久性设计,工作寿命长,后期维护成本低。

1.11光信号测量,本质安全,抗电磁干扰,适合易燃易爆等恶劣环境下长期工作。

1.12测温系统可以单独保存七天以上的温度数据及报警信息,可选用非机械硬盘式闪存介质或者大容量进口硬盘存储介质。

1.13测温系统采用符合工业级可靠性要求的嵌入式系统,具备web网络访问功能。

1.14 具有网络接口,可与管理网络相连,实现信息的共享和进一步的数据处理功能。

技术性能

  u  距离:16km

  u  速度:2s/通道

  u  精度:0.5℃

  u  采点:0.4m采样间隔

  u  通道:可定制,≥2

  u  系统接口丰富,组网方便

  u  报警继电器输出达48路

  u  单一探测器光路设计,可靠性高

  u  具有自诊断功能,快速定位故障

  u  差定温报警功能,报警方式灵活

  u  无漏报,误报率低

四、感温探测光缆安装方式

分布式感温光纤测温系统主机部署在监控中心,4路感温探测光纤直接从测量主机引出,沿着待测电缆夹层或桥架敷设,对于高压电缆,一根高压电缆敷设一根感温光纤,对于电缆夹层,在每一层电缆夹层中,探测光缆S型铺设。

感温探测光缆的安装需贴紧探测区域,以实现温度或火灾的快速响应。用塑料扎带把光缆和电缆捆扎在一起。电缆竖井中感温光纤宜紧贴竖井侧壁敷设。电缆接头处感温光纤的设置应将感温光纤盘绕成环,贴附与电缆接头处。环的弯曲半径应不小于光纤外径的20倍。

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光缆铺设示意图


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