分布式光纤测温系统

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采空区分布式光纤测温技术要求

采空区分布式光纤测温技术要求

采空区分布式光纤测温技术要求

一、系统组成

系统主要由矿用本安型分布式光纤测温主机、感温光缆、本安电源、井上系统监控主机及系统软件等组成;矿用本安型分布式光纤测温主机将采空区内感温光缆测得的温度信息解调后将数据通过工业环网传输到井上监控中心。

二、技术要求及主要功能:

1.1技术要求:

1.主机须采用微型光谱分析技术、嵌入电子技术等,实现多参量传感器信号的分析处理,确保系统运行的稳定性及可靠性;

2.本安型测温主机,采用矿用隔爆兼本安型直流稳压电源供电,可在断电时保证不小于2小时的正常工作

3.主机通道数至少为8个通道,测温距离至少6km,采用本安型以太网输出和单模双芯光纤的数据传输接口

4.主机的防护等级不低于IP65;

5.监测主机具备本地实时显示和存储温度曲线,显示和存储原始曲线,具有通道切换控制、通道终点长度自动获取功能,监测软件在不需要外部温度数据参考的条件下,可获取监测光纤的衰减系数差;

6.系统容量要求至少可接入4台矿用本安型分布式光纤测温主机,每台主机可接8个通道,每个测温通道可接6km测温光纤,并提供相关监测报告;

7.光纤测温系统井下设备需支持AC127V/660V/1140V至少三个电压等级的供电,确保系统的电源兼容性;

8.感温光缆采用煤矿用阻燃型中心束管式钢丝铠装光缆,具有足够的

抗拉和抗压强度;

9.地面服务器需选用业内主流工控设备,需安装经煤矿安标中心检测的矿用分布式光纤测温系统软件(单机版),同时运行具有网络发布(Web)功能的软件,方便局域网内用户进行数据查看;

10.Web软件须实时显示温度分布曲线;快速查询各点温度随时间变化曲线;可进行分区设置,具有独立定温报警、差温报警功能;I1关键技术参数表

分布式光纤测温系统园区段技术规范书技术参数

分布式光纤测温系统园区段技术规范书技术参数

分布式光纤测温系统园区段技术规范书技术参数

一、GIS光纤测温防泄漏报警系统

基于业界先进的分布式光纤传感技术,将温度传感光缆沿热力管道直线敷设,实时监测传感光缆中光纤的温度分布情况,当热力管道局部出现温度异常时,分布式光纤传感监测系统能及时捕获这些异常,并定位出异常点的位置信息,同时联动实景视频与地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS),准确地找到管线异常位置对应的实际地理位置,便于管道维护人员及时检修与处理,避免重大事故发生。

光纤检漏系统主要由感温光缆、测温主机、监测软件组成。本项目测温主机采用8通道设备。系统要求单通道监测距离可达10km。事件定位精度不超过1米。感温光缆从测温主机引出,紧贴蒸汽管道一侧直线敷设。感温光缆要求采用多模加强型铠装光缆。系统数据最后上传到业主热网监控平台(目前尚未确定具体位置,预留数据上传接口)。

二、分布式光纤测温主机技术指标(投标方填写):

测量距离: 10km/通道

通道数:8

测量周期: 2~15s,取决于测量距离、温度与空间分辨率

测量温度精度:0.1℃

定位精度:±1m

接头方式:视频接口:VGA(标准PC)、网络接口:RJ-45,10M/100Mbps

报警分区:可根据客户需求进行报警分区,可与消防设备、安防监控系统进行联动。

工作电压: AC220 V ±5%或24VDC

工作环境:主机:-10℃到+50℃;户外机柜安装;

环境湿度: 0~95%RH(无凝露)与检测报告的一致性

通讯接口: USB、RS232、485和可通过LAN与工控机通讯,兼作调试接口

分布式光纤测温

分布式光纤测温

分布式光纤测温

分布式光纤测温技术(Distributed Fiber Optic Temperature Sensing,DTS)是一种基于光纤传感技术的温度测量方法。它利用光

纤本身的特性,通过监测其光信号的变化来实现对环境温度的测量。DTS技术具有无电磁干扰、大范围温度测量、实时监测等优点,在环境监测、工业生产、油气管道等领域具有广阔的应用前景。

分布式光纤测温技术的基本原理是利用光纤的热敏效应,将光纤

作为传感器以实现温度检测。当光纤受到温度变化时,光纤材料的折

射率、损耗等参数会发生变化,从而改变光信号的传输特性。通过反

映光纤上的温度分布情况,可以实时监测环境温度的变化。

在分布式光纤测温技术中,通常采用拉曼散射光谱(Raman scattering)或布里渊散射光谱(Brillouin scattering)等光学现

象来实现温度测量。这些散射现象会导致光信号的频率发生变化,通

过测量这些频率的变化,可以获取温度信息。

分布式光纤测温技术具有很高的空间分辨率和时间分辨率。通过

在光纤上不断发射激光光脉冲,并利用光纤本身的散射信号进行测量,可以实现对整个光纤长度上的温度分布进行实时监测。这种分布式测

温的特性使其在许多领域具有广泛的应用价值。

在环境监测方面,分布式光纤测温技术可以用于实时监测地下管道、河流、湖泊等水体的温度变化。通过获取水体的温度分布情况,

可以及时了解到水体的状态,并采取相应的措施进行环境保护。

在工业生产中,分布式光纤测温技术可以用于监测高温熔炼炉、

输送带等设备的温度变化。通过实时监测温度分布,可以预防设备过

分布式光线测温系统

分布式光线测温系统

目录

中文摘要 (2)

英文摘要 (3)

1 引言 (4)

2 分布式光纤传感器的测温原理 (4)

2.1 拉曼散射原理 (4)

2.2 布拉格光栅测温原理 (5)

2.3 OTDR技术 (6)

2.4 分布式光纤传感器测温原理 (7)

3 分布式光纤传感器的组成、优势和系统 (8)

3.1 分布式光纤传感器的组成 (8)

3.2 布拉格光纤光栅结构 (9)

3.3 分布式光纤测温的优势 (10)

3.4 分布式光纤测温系统组成 (12)

3.5 分布式光纤测温系统的实现 (13)

4 分布式光纤传感技术的应用 (18)

4.1.1 分布式光纤拉曼测温技术的试验安装与现场布局 (18)

4.1.2试验项目与数据 (19)

4.2 分布式光纤传感技术在电缆绝缘在线检测中的应用 (20)

4.3 分布式光纤传感技术在高压开关柜、电力电缆在线检测的应用 (21)

5 分布式光纤传感技术应用时的注意问题和解决方案 (21)

结论 (25)

谢辞 (26)

参考文献 (26)

分布式光纤测温系统

摘要:本文介绍近年来研发出的分布式光纤温度传感技术,分析其利用光脉冲测定温度的原理,分布式光纤传感器的构造和分布式光纤传感技术的相

对于传统测温技术的优势,以及介绍如何获得监测点的温度变化曲线及

其空间位置。激光器发出的脉冲光作为泵浦光,经过耦合器进入传感光

纤,脉冲光在传感光纤中向前传播的同时,产生向后传播的后向散射光。

后向散射光经过光滤波器滤出Stokes Light,Anti-stokes Light和瑞利三种

光波,再经过光电转换和放大电路,放大后的信号被高速数据采集卡采

分布式光纤测温原理

分布式光纤测温原理

分布式光纤测温原理

分布式光纤测温原理是基于光纤的光学传感技术,利用光纤的吸收光谱特性进行温度的测量。具体原理如下:

1. 光纤传感器:在光纤的传感区域内掺入有吸收光谱特性的材料,使得光纤在不同温度下具有不同的光谱响应。这样,在光纤纵向的位置上就可以通过测量光纤的光谱变化来获得温度信息。

2. 光纤光谱分析:使用光谱分析仪测量经过传感区域的光纤的光谱。光谱分析仪会将光纤透过的光信号分解成不同波长的光谱分量,并测量相应的光强度。

3. 温度计算:根据光纤传感区域的光谱响应与温度的关系,通过光谱分析仪测得的光强度数据可以反推出对应的温度数值。这一过程一般通过光谱分析仪内置的算法来完成。

4. 空间分辨率:在分布式光纤测温中,整根光纤就是传感器,因此可以实现很高的空间分辨率。通过测量光纤上不同位置的光谱,可以实时、连续地获得区域内不同位置的温度分布。

分布式光纤测温原理的优势在于其高精度、高灵敏度和大范围的温度测量能力。同时,由于光纤本身具有很好的耐高温、耐腐蚀等特性,因此分布式光纤测温技术在一些特殊环境中具有广泛的应用前景,例如火灾预警、油井温度监测等。

北京分布式光纤线型在线测温系统的原理

北京分布式光纤线型在线测温系统的原理

北京分布式光纤线型在线测温系统的原理

引言:

随着科技的发展,温度的精确测量在许多领域中变得越来越重要。北京分布式光纤线型在线测温系统作为一种先进的测温技术,可以实时监测和测量温度变化,广泛应用于能源、交通、化工、冶金等行业。本文将介绍北京分布式光纤线型在线测温系统的原理。

一、基本原理

北京分布式光纤线型在线测温系统基于拉曼散射原理进行温度测量。光纤线型传感器将光纤作为传感器,在光纤中注入激光光源,通过光纤中传播的激光与温度相关的散射光进行相互作用,从而实现对温度的测量。

二、传感器工作原理

1. 激光光源:系统中的激光光源产生一束高强度的激光光束,并通过光纤传输到检测点。

2. 光纤传输:光纤线型传感器由数百到数千根光纤组成,这些光纤可以覆盖数十到数百米的范围。光纤的材料和结构决定了其在温度变化下的散射特性。

3. 温度测量:光纤中的激光与温度相关的散射光发生相互作用,散射光的频率和强度受温度影响。通过测量散射光的强度和频率,可以计算出温度的变化。

三、系统组成

北京分布式光纤线型在线测温系统由传感器、光源、检测设备和数据处理系统组成。

1. 传感器:光纤线型传感器负责将温度信号转换成光信号,并将其传输到检测设备。

2. 光源:激光光源产生高强度的激光光束,并通过光纤传输到检测点。

3. 检测设备:检测设备接收传感器传输的光信号,并将其转换成电信号进行处理。

4. 数据处理系统:数据处理系统对电信号进行处理和分析,得出温度变化的结果,并将其显示或存储。

四、优势和应用

北京分布式光纤线型在线测温系统相比传统的温度测量方法有以下优势:

分布式光纤测温系统原理

分布式光纤测温系统原理

分布式光纤测温系统原理

分布式光纤测温系统是近年来发展起来的一种用于实时快速多点测温和测

量空间温度场分布的传感系统。它是一种分布式的、连续的、功能型光纤温度测量系统。即在系统中,光纤不仅起感光作用,而且起导光作用。利用光纤后向拉曼散射的温度效应,可以对光纤所在的温度场进行实时的测量;利用光时域反射技术(OTOR)可以对测量点进行精确定位。如DTS2000 分布式光纤测温系统,可

在一条2km长的光纤上实时监测2000个测址点,测温范围达到0- 370oC。

测温的物理基础

当光在光纤中传输时,与光纤中的分子、杂质等相互作用而发生散射。发生的散射有米氏散射、瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等。其中拉曼散射是由于光纤中分子的热运动与光子相互作用发生能量交换而产生的。

具体地说,当光子被光纤分子吸收后会再次发射出来。如果有一部分光能转换为热能,那么将发出一个比原来波长大的光,称为Stokes光。相反,如果一部分热能转换为光能,那么将发出一个比原来波长小的光,称为Anti-Stokes 光。拉曼散射光就是由这两种不同波长的Stokes 光和Anti-Stokes光组成的,其波长的偏移是由光纤组成元素的固有属性决定的,因此拉曼散射光的强度与温度有关。

分布式光纤测温系统原理框图

分布式光纤测温系统的基本框图如图2-83所示。在同步控制.单元的触发下,光发射器产生一个大电流脉冲,该脉冲驱动半导体激光器产生大功率的光脉冲,并注人激光器尾纤中。从激光器尾纤输出的光脉冲.经过光路藕合器进人放置在恒温槽中的光纤中,该光纤用于系统标定,之后再进人传感光纤,感受被测对象的温度场。当激光在光纤中发生散射后,携带有温度信息的拉曼后向散射光返回到光路藕合器中。光路祸合器不但可以将发射光直接藕合至传感光纤.而且可以

分布式光纤电缆温度测量系统设计及应用研究的开题报告

分布式光纤电缆温度测量系统设计及应用研究的开题报告

分布式光纤电缆温度测量系统设计及应用研究的开

题报告

一、选题背景和意义

在电力系统、石油化工、交通运输等众多领域,温度的测量是非常重要的一个参数。对于电力系统中的输电线路、变电站设备等,温度的监测可以帮助判断设备的状态和安全运行。在石油化工、交通运输等领域中,温度的监测则可以控制设备的运行,减少故障发生。

传统的温度测量方法通常采用热电偶、热电阻等方式,但这些方法有一定的局限性,如需要多个测量点、难以实现实时监测等。因此,利用光纤传感技术实现温度测量,可以有效地克服上述问题,实现精确、实时的温度监测。

本选题旨在研究分布式光纤电缆温度测量系统,其利用了光纤传感技术来实现对线路温度实时监测,对于现代化电力系统、石油化工、交通运输等领域的设备监测,具有十分重要的实际意义。

二、研究内容和技术路线

研究内容

1. 分析光纤传感器温度测量原理和分布式光纤传感技术;

2. 研究分布式光纤电缆的结构和实现温度测量的原理;

3. 设计分布式光纤电缆温度测量系统,包括硬件和软件的设计;

4. 对设计系统进行实验室测试和实际应用。

技术路线

1. 学习光纤传感器和分布式光纤传感技术的相关知识;

2. 了解分布式光纤电缆的结构和温度测量原理;

3. 设计分布式光纤电缆温度测量系统,包括选型、硬件设计、软件

设计等;

4. 进行实验室测试和实际应用,并对测试结果进行数据处理和分析。

三、预期目标和研究价值

预期目标

1. 实现分布式光纤电缆温度测量系统的设计和制作;

2. 对分布式光纤电缆温度测量系统进行实验室测试,验证系统的可

行性和精度;

3. 在实际应用中验证该系统的功能,并提出改进意见。

光纤分布式测温原理

光纤分布式测温原理

光纤分布式测温原理

光纤分布式测温原理的详细介绍如下:

光纤分布式测温技术是一种基于拉曼散射效应的温度测量方法,主要利用了光纤的能量传递特性。其原理是通过光纤在测量过程中的散射信号来推断温度的分布。

具体而言,光纤分布式测温系统通过在一段光纤中注入强光激光束,并且检测散射光的拉曼频移信号。由于温度的变化会影响光纤的折射率,进而改变拉曼频移信号的频率。因此,通过测量散射光的频谱,可以获得温度变化的信息。

光纤分布式测温系统还会在光纤上分布许多测温点,以实现对整个系统进行高精度测温。每个测温点的位置可以通过光纤布设的方式来确定,并且可以根据需要进行调整。

在实际应用中,光纤分布式测温系统可以用于各种环境下的温度测量,包括石油、化工、电力等行业。它具有高灵敏度、高精度、抗干扰能力强等优点,可实现对温度变化的实时监测和精确测量。

总而言之,光纤分布式测温原理是基于光纤的拉曼散射效应,利用纤维中散射光的频率变化来推断温度的分布。它是一种高精度、高灵敏度的温度测量技术,具有广泛的应用前景。

分布式光纤 精度

分布式光纤 精度

分布式光纤精度

1. 光纤类型:不同类型的光纤(如单模光纤或多模光纤)和光纤材料对光信号的传输特性有直接影响,从而影响测温精度。

2. 测量原理:常用的测温原理包括拉曼散射测温(Raman Scattering)、 Brillouin散射测温(Brillouin Scattering)等,不同原理的测温精度各异。

3. 系统硬件:光源的稳定性、信号处理单元的精度、探测器灵敏度等都会影响测温精度。

4. 数据处理算法:先进的数据解调算法可以提高对微弱信号的解析能力,从而提高测温分辨率和精度。

5. 空间分辨率:空间分辨率决定了系统能够分辨最小温度变化的距离,一般情况下,高质量的分布式光纤测温系统空间分辨率可以达到1米甚至更小。

6. 温度范围:不同系统的测温范围不同,其在整个温度范围内的精度也可能有所差异。

dts分布式测温原理

dts分布式测温原理

dts分布式测温原理

DTS(Distributed Temperature Sensing)是一种利用光纤传感

技术进行温度测量的方法,可以实现高精度的分布式温度监测。

DTS的原理是利用光纤的光学特性来实现温度测量。在DTS

系统中,一根长光纤被分成很多小段,每一小段都能够进行温度测量。光纤上每隔一定距离就有一个发光器,发光器发出脉冲光信号沿着光纤传输。当脉冲光信号遇到温度变化时,光的散射现象会引起信号的强度变化。系统可以通过检测信号的强度变化来获得温度信息。

具体来说,DTS系统通过两种光纤传感方式来测量温度:拉

曼散射和布拉格光栅。

- 拉曼散射测温:当光信号沿着光纤传输时,与光纤中的分子

发生碰撞,部分光子会发生拉曼散射。拉曼散射的频率与温度有关,可以通过检测散射光的频率来获得温度信息。

- 布拉格光栅测温:在光纤中引入布拉格光栅结构,当光信号

经过光栅时,部分光子会被反射回来。布拉格光栅的反射波长与温度有关,可以通过测量反射波长的变化来获得温度信息。

DTS系统通过不断发送光信号并检测散射光的强度、频率或

波长变化来实现对光纤不同位置的温度测量。DTS可以实现

高精度的分布式温度监测,广泛应用于石油、天然气、电力、交通等领域的温度监测和控制。

分布式光纤测温系统

分布式光纤测温系统

分布式光纤测温系统

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。

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。

电缆测温-分布式光纤拉曼测温系统课件PPT

电缆测温-分布式光纤拉曼测温系统课件PPT

系统工作原理
工作原理
基于拉曼散射效应,利用分布式光纤 作为传感器,通过测量光纤中拉曼散 射光的频率偏移,推算出光纤所处环 境的温度。
技术细节
系统采用光时域反射技术(OTDR)和 拉曼光谱技术相结合,通过测量拉曼散 射光的频率偏移量和强度,计算出光纤 沿线的温度分布。
系统应用场景
应用场景
广泛应用于电缆隧道、电缆夹层、电缆桥架等电缆密集区域的温度监测。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
实时监测
系统能够实时监测电缆的 运行温度,及时发现异常 温度变化,预防火灾事故 的发生。
长距离监测
分布式光纤可以长达数十 公里的距离进行温度监测 ,特别适合长距离、大范 围的电缆温度监测。
抗电磁干扰
光纤作为传输介质,具有 抗电磁干扰的特性,可以 在强电磁场环境下稳定工 作。
系统局限性
成本较高
技术难度大
高监测效率和预警准确率。
05 实际应用案例
案例一:电力电缆测温
总结词
实时监测、预防故障
详细描述
分布式光纤拉曼测温系统在电力电缆测温中,能够实时监测电缆温度,及时发现异常温升,预防电缆 过热故障,保障电力系统的稳定运行。
案例二:油气管线测温
总结词
长距离、高精度
VS
详细描述
在油气管线测温中,分布式光纤拉曼测温 系统能够实现长距离、高精度的温度监测 ,有效预防管线因温度异常导致的泄漏事 故,提高油气管线安全运行水平。

分布式光纤测温系统原理

分布式光纤测温系统原理

分布式光纤测温系统原理

分布式光纤测温系统(Distributed Optical Fiber Temperature Sensing System)是一种利用光纤来实现温度测量的技术。它通过在光纤

中引入一定的周期性光学结构,利用光纤的传感性能,实现对光纤沿线的

温度变化的实时监测。下面将从光纤传感原理、传感光纤结构和数据处理

原理三个方面详细介绍分布式光纤测温系统的工作原理。

首先,我们来介绍光纤传感原理。光纤传感原理是利用光纤本身的光

学性能实现温度测量的关键。光纤是一种由具有较高折射率的芯层和外包

层组成的细长物体,它具有很好的光导和传感性能。当光纤中的光传播时,光的强度和频率会随着光纤周围的环境变化而发生变化。而温度是光纤周

围环境的一种基本物理量,因此可以通过测量光纤中光的变化来获得温度

信息。

其次,传感光纤结构是实现分布式光纤测温系统的关键技术。常用的

传感光纤结构有光纤布拉格光栅(Optical Fiber Bragg Grating,FBG)

和拉曼散射光纤(Raman Scattering Fiber)两种。光纤布拉格光栅是在

光纤中引入一定间隔的光折射率周期性分布,通过测量光纤中反射光的波

长来实现温度测量。而拉曼散射光纤则是通过测量光纤中的拉曼散射光强

来实现温度测量。这些传感光纤结构具有高精度、高稳定性和高可靠性的

特点,能够实现对光纤沿线的温度变化的实时监测。

最后,数据处理原理是实现分布式光纤测温系统工作的关键。数据处

理原理主要包括对光纤中的反射光波长或散射光强的测量和分析。对于光

纤布拉格光栅结构,可以通过测量光纤中反射光波长的变化来获得温度信息。测量的方法有波长描写和波长间隔法两种。波长描写是通过测量反射

分布式光纤温度传感系统

分布式光纤温度传感系统

分布式光纤温度传感系统

在现代工业生产和科学研究中,对物质的温度监测是非常重要的一个环节,具

有非常广泛的应用。传统的温度监测方法有许多,如热电偶、铂电阻、红外线测温等。这些方法虽然具有一定的准确度,但也存在着局限性,比如易受环境干扰、需要大量电缆线以及无法使用在复杂环境下等。为了克服这些问题,分布式光纤温度传感技术应运而生。

分布式光纤温度传感技术将传感单元置于被测区域内,采用光纤作为传感材料,通过测量光纤的光学特性变化来计算被测区域的温度,从而实现分布式温度监测。

分布式光纤温度传感系统的结构

分布式光纤温度传感系统主要由三部分组成:光源、光纤和光学信号采集单元。

光源

光源为分布式光纤温度传感系统提供连续的光信号。其中,连续的激光信号被

发送到光纤的一端,沿着光纤传播到另一端的光学信号采集单元。

光纤

光纤是分布式光纤温度传感系统的核心部件。光纤作为传感器,其表面被覆盖

了薄膜,用于检测温度和压力等各种物理量的变化。其工作原理是通过接触型传感器来实现,即将传感器接触到被测量体表面上,传感器再通过传导来感知到被测量体的设计应变变化。

光学信号采集单元

光学信号采集单元采用分布式的方式,对光纤传输的光信号进行连续监测。通

过光学探针,采集到光纤传输的光信号,再将其转化为光电信号,进行计算与分析。由于采集单元数量可以很多,因此分布式光纤温度传感系统可以异构结构,使用多个光学信号采集单元来实现温度分布的监测。

分布式光纤温度传感系统的特点

分布式光纤温度传感系统具有以下优点:

高精度

采用光学传输方式进行信号传输,光纤表面含有的温度传感材料具有高精度。

电缆光纤测温标准

电缆光纤测温标准

电缆光纤测温标准:

光纤(Optic Fiber)全称为光导纤维,是一种常用的圆柱形介质波导材料。光纤传感技术实质是通过光纤通讯将光作为被测量的载体对目标进行检测。光纤传感技术具有与所测对象非接触性、测量的精度高和灵敏度高,而且反应速度快等特点。

1.荧光光纤测温系统的温度范围通常在-20℃~+55℃。

2.光纤温度传感器的测量范围-40℃~+200.0℃,另外可以定制更高温度感应的测温传感器。

3.分布式光纤测温系统的工作环境温度-10℃~+50℃,测温范围常规温度:-40℃~+120℃;高温光缆:-40℃~+400℃。

4.光纤光栅测温传感器的测量温度范围-40℃~+300℃。

光纤探温的特点:

1.可以实现单点、多点和连续区域的测温;

2.可以同时作为测温和传输的介质;

3.拥有抗电磁干扰能力、抗腐蚀、绝缘性能好,安装方式灵活;

4.可以与消防、报警系统等联动;

5.可以远程传输数据,远程查看和操控;

6.可以进行数据分析,故障点排查

光纤测温技术的分类:

根据应用场景不同,可以分为

1.点式温度测量:在系统某些重点关注的地方部署单个温度探头进行测量。

2.准分布式测量:电力系统生产中,需要对空域的温度梯度场分布进行测量,分

布式温度测量的概念由此被提出。将单点式温度测量沿光纤传播方向串联,可形成覆盖多点温度探测的准分布式测量。

3.完全分布式测量:光纤本身既可以作为光信号传输的通道,也可以作为温度敏感材料传导温度变化。分布式光纤测温系统可通过部署一台监控设备加上一根传感光纤实现。单位光纤长度的监控成本随着传感距离的增加而降低,是目前极具发展前景的工程测温方案。

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分布式光纤温度监测系统 型号:CTM 4000

德国技术

激光器15年免维护

产 品 样 本

(2006版)

国内主要用户:北京电力公司杭州电力公司厦门电业局

宁波电力公司连云港核电站

北京兴迪仪器有限责任公司

目录

1 应用领域

2 测量原理

2.1 拉曼散射

2.2 测量原理

3 系统组成

4 系统整体性能和特点

5 系统技术规范

5.1 系统主要技术参数

5.2 控制器 OTS

5.2.1 主机

5.2.2 电气参数

5.2.3 光的连接器

5.3 感温光缆

5.3.1 外敷设式光缆

5.3.2 内嵌式光缆

6 多路光纤转换开关(可选件)

7 中文操作软件 CHARON_02 增强版

8 系统网络(可选件)

9 计算机和打印机

10 安装附件

11 国内电力行业用户典型应用举例

分布式光纤温度监测系统

型号:CTM 4000

目前,在很多场合下,温度已成为非常关键的因素,许多物理特性的变化都直接反映在温度的升降上,因此对温度的监测的意义越来越大。随着光纤应用技术的发展,基于拉曼散射原理的分布式光纤测温系统是目前世界上最先进、最有效的连续分布式温度监测系统。

CTM4000型分布式光纤温度监测系统,由北京兴迪仪器有限责任公司引进德国先进核心技术成套生产,并提供整套系统的安装,调试和售后服务。已得到国内用户的广泛认可。截止到2005年底,已经应用在北京电力公司220kV电缆,回路长9.7公里,杭州电力局12

根220KV电缆,厦门电业局10/110/220kV电缆,宁波电力局220 kV电缆,连云港核电站220KV电缆的温度监测上。同时向厦门电业局提供电缆载流量计算软件,实时提供电缆的负荷率和载流量预测。

在中国的高速公路隧道,过江隧道,办公大楼防火等领域也有50多套正在使用中。在全世界范围内共有约2500套系统投入使用。

1 应用领域

1) 电力电缆温度监测

电力电缆的在线实时温度监测,具有重大现实意义:

运行状态监测,有效监测电缆在不同负载下

的发热状态,积累历史数据;

载流量分析,可以保证在不超过电缆的允许

运行温度的情况下,最大地发挥电缆的传输

能力,降低运行成本;

老化监测,发现电缆上的局部过热点。及时采取降温措施,延缓电缆老化速度;

实时故障监测,发现电缆运行过程中的外力破坏;

电缆沟内火情监测与报警;

2) 高压架空线的增容

在欧洲还广泛应用于高压架空线的增容监测。通过对

关键跨的导线温度监测,提高整条架空线路的输送容量。

在法国里昂,巴黎等地具有成功实例。

3) 发电厂,大型冶金企业电缆沟防火及火情监测

电缆沟防火直接关系到发电机组的安全运行。根据电

力事故分析,由于电缆故障引起的火灾事故占相当大比例。

火灾一旦发生,会导致大面积电缆烧毁,机组被迫停机,

造成重大直接经济损失。实时温度监测可以提前预警,以

便及时采取措施。

传统的测温方法是将某些点式温度传感器安装在电缆

沟的重要部位,用光缆进行温度数据传送,其优点是比较

经济,但存在安装繁琐,抗电磁干扰能力低,监测不完整

等缺点。

4) 交通运输领域的温度监测和火情监测

如:高速公路隧道、过江隧道,地铁、铁路、机场、

船舱等防火,火情监测。10个报警输出,可同时启动强制

通风,关闭火灾通道,通知医疗救援和指挥中心等。

5)重要区域的温度测量和监控

如:发电厂电缆沟/桥架、电厂锅炉、变电站设备、输煤系统传输带、计算机房、电视台、通信机房、移动基站、控制机房、电线电缆通道等。

6)危险区域的温度测量和监控(设备简单、无外加电源,受监控的区域不带电)

如:油罐、气罐、煤仓、危险品仓库等。

7)大面积、大范围的温度测温和监控

如:粮仓、冷库、货仓、造纸厂、酒厂、制药厂、饮料厂、烟厂等。

8)压力容器表面温度测量和监控

如:气化炉、反应罐等。

9)大型电力变压器内部温度监测

根据变压器的温度监测要求布置光缆,光缆所到之处,温度实时显示。

2 测量原理

2.1 拉曼散射

光纤温度测量技术基于拉曼散射的物理效应。光波导由搀杂的石英玻璃制成,石英玻璃由SiO2分子组成,热使分子晶格产生振动,如果光照射在受热激发而振动的分子上,声子和这些分子的电子之间会发生相互作用。因此光在光波导中会发生散射,这种效应就是拉曼散射。

和入射光激发晶格谐振的频率相比,散射光的谱线频率发生了位移。反斯托克斯线的强度和温度有关,斯托克斯线和温度无关, 使用光波导内一点的反斯托克斯光和斯托克斯光强度的一种关系式,即可得到这一点的温度。

2.2 测量原理

拉曼散射光的分布式测量要求有一个背光散射过程。最著名的背光散射过程就是OTDR (OTDR: 光时域反射测量技术)。使用这种技术可以定位光纤断开的位置,对接头和插头进行评价和定位,定位使用玻璃纤维材料的衰减特性(瑞利散射)。

OTDR的测量过程是发射激光脉冲,通过检测光脉冲的发射和返回的时间差决定光的散射水平和位置。与瑞利光相比,拉曼散射光测量显示的背光信号只是千分之一左右,使用OTDR技术的分布式拉曼温度传感器使用高性能脉冲激光源和快速信号平均技术。

本系统采用OFDR技术,通过傅利叶变换得到OTDR图谱。该技术已被德国厂家注册为专利技术。与OTDR相比,OFDR技术大大降低了对于激光器能量的要求,本系统不再使用固体激光器,而改使用半导体激光器,使激光器的寿命大大增加。

下图显示了拉曼温度测量系统的组成。温度测量系统由控制器和作为线形温度传感器的玻璃光纤(光波导)组成,而控制器由激光源、光器件、微处理单元组成。

系统内部由三个通道组成,两个测量通道(反斯托克斯和斯托克斯)和一个参考通道,这些背光散射的幅值和各点的拉曼散射光的强度成比例,从两个测量通道得到幅值的关系即可得到沿传感器电缆的光纤温度。

经国家级试验室进行比对试验,光纤测温系统的测量结果与现场标准温度计测量结果进行比对,其测量误差在±1℃

光纤测温系统测量值℃29.5 34.040.543.551.053.060.5 65.0 71.074.5标准温度计测量值℃30.0 35.040.045.050.055.060.0 65.0 70.075.0

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