分布式光纤传感温度报警系统
分布式光纤及电缆测温系统
分布式光纤及电缆测温系统目录一、分布式光纤温度监测系统 (1)1、系统概述 (2)2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标 (2)3、分布式光纤感温光缆 (3)4、系统技术特点 (4)5、行业应用 (6)二、XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统 (7)1、系统概述 (7)2、系统组成 (7)3、总线系统 (9)4、设计方案 (9)三、XSJ-2000型电缆隧道自动防火门系统 (10)1、概述 (10)2、系统硬件构成 (10)3、系统结构图及设计图 (11)一、分布式光纤温度监测系统1、系统概述分布式线型光纤感温火灾报警系统主要是一种时域分布式光纤监测系统，它的技术基础是光时域反射技术OTDR，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里到几十公里范围，空间定位精度达到米的量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的场合，它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。
系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位, 是光机电、计算机一体化技术的集成。
XSJ-2000基于拉曼散射技术的温度传感系统，其系统结构如图1。
图1拉曼散射温度传感系统结构2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标●测温范围：-50～150℃；●额定动作温度：35 ～115℃；●空间分辨率：1m；●定位精度：±1.0m；●采样速率（空间采样间隔）：100MHz(1m)；●测量时间：10s；●测量元件类型：感温电缆直接接入主机；●温度分辨率：±1.0℃；●温度稳定性：1.0℃；●温度显示：显示连续温度曲线；●测温方式：无盲区连续测试；●系统联网方式：RS485，可以远程数据传输；（同时支持TCP/IP,232接口）；●分布式线型光纤感温探测系统主机能够进行手动报警复位和协议报警复位功能；●分布式线型光纤感温探测系统主机能够远程输出报警开关量信号，实现系统报警与控制联动效应；●分布式线型光纤感温探测系统主机有输入(键盘与鼠标)与显示(液晶)功能，可视人机交互界面；●分布式线型光纤感温探测系统主机可配接备用电源；●分布式线型光纤感温探测系统主机可与报警控制器相配接；●使用温度：-25～60℃；●使用湿度：20～90%（无冷凝）；●输出信号：开关量输出；3、分布式光纤感温光缆光缆特点：中心松套管光纤，采用不锈钢软管护套，再外包上外径3mm的聚合物材料，光缆外形如图2所示。
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LED功能指示：电源显示、系统故障、光纤故障和温度报警声音报警：对系统故障、光纤故障、温度超标具有声音报警功能断电保护功能三、主机柜技术指标：户外放置，防护等级：机柜尺寸：800x800x2200,室内放置，机柜色标RAL7035主机柜内上位机配置：CPU主频不低于6核、3.5GHZ，内存不低于16G ，500G固态硬盘。
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：1. 分布式测量：系统可以覆盖大范围的区域，并实时监测多个测点的温度变化。
2. 高精度：系统能够实现高精度的温度测量，误差范围在几个摄氏度以内。
3. 实时监测：系统可以实时监测温度变化，对温度异常进行预警和报警。
4. 免维护：光纤线型传感器具有较长的使用寿命，且免维护，减少了维护成本和工作风险。
分布式光纤温度传感器
1研究背景（执笔人：）温度是度量物体冷热程度的物理量，许多物理现象和化学过程都是在一定温度下进行，人们的日常生活也和温度密切相关。
随着科学技术的迅猛发展，对温度的测量也提出了更多更高的要求。
以电信号为工作基础的传统的温度传感器，如热电偶、热敏电阻、热释电探测器等温度传感器的发展已经非常成熟，但在有强电磁干扰或易燃易爆的场合下，基于电信号测量的传统温度传感器便受到很大的限制。
光纤温度传感与测量技术是仪器仪表领域重要的发展方向之一。
由于光纤具有体积小、重量轻、可挠、电绝缘性好、柔性弯曲、耐腐蚀、测量范围大、灵敏度高等特点，对传统的传感器特别是温度传感器能起到扩展提高的作用，完成前者很难完成甚至不能完成的任务。
光纤传感技术用于温度测量，除了具有以上特点外，与传统的温度测量仪器相比，还具有响应快、频带宽、防爆、防燃、抗电磁干扰等特点。
在科研和工程技术中，有许多场合需要确定温度的分布，例如长距离输油管道、通信电缆或电力电缆等管道的沿线温度场分布，大型电力变压器内部的温度场分布等。
传统的电温度传感器不能工作在强电磁环境中，也不宜在易燃、易爆环境或腐蚀性环境中工作，对于采用点式温度传感器实现温度的分布测量还存在难于安装、难于布线、难于维护的问题。
分布式光纤温度传感器可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高、误差小，与单点、多点准分布测量相比具有较高的性格比。
与传统的传感器相比，分布式光纤温度传感器具有诸多优点：集传感与传输于一体，可实现远距离测量与监控；一次测定就可以获取整个光纤区域的一维分布图，将光纤架设成光栅状，就可测定被设区域的二维和三维分布情况；能在一条长达数千米的传感器光纤环路上获得几十、几百甚至几千条信息，因此单位信息成本显著降低；测量范围宽，具有高空间分辨率和高精度；在具有强电磁干扰或易燃易爆以及其他传感器无法接近的恶劣环境下，分布式光纤温度传感器具有无可比拟的优点。
分布式温度传感(DTS)系统
LINEAR OPTICAL SENSORS LIOS Technology GmbH . Cologne . Germany
北京恒钜工程技术有限公司
Tel:8610 82563248 82893258 Fax: 8610 82893567
z 可调安全激光光源 z 光过滤及接收器 z 数字信号处理器 z 供电系统 z 可选通讯模块
控制器可通过标准电信插头与最多8条测量光纤连接。反向散射拉曼光被光谱过滤并通过光子 探测和放大器转化为电信号。信号混合及频率过滤可获得高信噪比，数字信号的傅立叶变换产 生了斯托克斯和反斯托克斯拉曼反向散射的分布图。通过专利的标定算法，以及两个信号通道 的比率，从而计算出分布在光纤上的温度。
1
高稳定性及工业可靠性
半导体激光二极管已通过TELCORDIA GR-468标准的全面测试，能实现平均寿命大于25年的 电信标准。整套系统已通过不同独立国际机构的评估，如VDS，德国财产保险协会，EMC， 也通过了加速老化环境中的耐性测试。上千套的应用数据也证明了控制器独特的高稳定性。
系统设计
OTS控制采用模块化设计，如下：
后备电池事件记录，包括全部报警、事件、错误信息及测量统计，可通 过CHARON_02检索。
≤ 128 ≤ 640 最大/ 最小温度， 3个不同温度梯度，热/冷点及延迟，每个区域可分别 设置。
0°C to 40°C -30°C to 70°C < 95%
可更换 连接尾纤前清洁
IP30 EN 61000-6-2:2001 (Immunity for industrial environments) EN 61326:1997 +A1:1998 +A2:2001 EN 61000-3-2:2000 EN 60825-1:2007
分布式光纤测温系统资料08.11.4
分布式光纤温度传感器系统与应用DISTRIBUTED OPTICAL FIBER TEMPERATURE SENSOR SYSTEM & APPLICATION一、系统原理 (3)1.1 DTS测量基本原理 (4)1.2 DTS系统的性能参数： (4)1.3 技术优势 (5)二、系统主机介绍 (7)2.1 DTS主机 (7)2.2 DTSS主机 (8)三、DTS主机技术指标 (10)四、光缆分类 (12)4.1 S型火灾探测光缆 (12)4.2 T型火灾探测光缆 (12)4.3 大坝探测光缆 (13)4.4 用于钻孔的探测电缆 (14)五、ＤＴＳ应用 (15)5.1 废料处理场 (16)5.2 地下水 (18)5.4 油、气管道泄漏的监测 (21)5.5 电力装置 (22)5.6 大坝安全检测 (24)5.7 火灾检测 (27)5.8 油气检测 (29)六、软件简介 (31)一、系统原理分布式光纤温度传感器（DTS）系统是由主机、传感光缆及其他配置组合而成。
是国外近年发展起来的一种用于实时监控温度场的高新技术。
主要依据光纤的光时域反射（OTDR）和光纤的背向喇曼散射温度效应。
一条数公里乃至数十公里长的光纤（光纤既是传输媒体，又是传感媒体）铺设待测空间，可连续测量、准确定位整条光缆所处空间的温度，并可通过光纤上的温度的变化，检测出光纤所处环境中气体和液体的泄漏，因此拓展了其应用的领域。
光纤不带电，抗射频和电磁干扰，防燃，防爆，抗腐蚀，耐高温和强电磁场，耐电离辐射，能在有害环境中安全运行。
系统具有自标定、自校准和自检功能，其运行和控制是通过计算机实现的。
可将报警区域、光纤配置图等事先输入计算机，可自动或手动实时显示存贮报警区域、故障性质、温度的传播方向和受温面积、升温速度和温度分布等，并可结合到自动控制和远程控制系统中进行运行。
系统工作原理如下图所示：传感光纤DTS系统的原理图1.1 DTS测量基本原理分布式光纤温度传感器获取空间温度分布信息的原理是利用光在光纤中传输能够产生后向散射，在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲，它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波，包括瑞利散射、布里渊散射和喇曼散射。
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依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。
目前开展比拟成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。
它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射(OTDR)原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。
分布式光纤测温一、引言随着我国经济的开展，电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向开展，一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。
如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行平安预测和温度变化趋势分析?如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析?这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。
传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻式测温系统等只能对电力系统的局部位置进行测温，无法为平安、经济运行、高效检修提供科学依据。
而分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。
在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。
二、分布式光纤测温的根本原理1. 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。
目前开展比拟成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。
它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射(OTDR)原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。
(一)光时域反射(OTDR)原理当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生散射。
在时域里，入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时间为t，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L，其中v为光在光纤中的传播速度、C为真空中的光速，n为光纤折射率。
光纤分布式温度检测在火灾报警系统中的应用
光纤分布式温度检测在火灾报警系统中的应用陈琨舒慧慧摘要：本文叙述了光纤分布式温度检测系统的工作原理，介绍了光纤分布式火灾报警系统（DTS）的组成及主要性能、使用方法及注意事项。
关键词：光纤温度火灾报警分布式光纤感温技术是近年来发展起来的一种实时、在线、多点的温度传感技术，可用于实时测量温度场。
在分布式光纤温度传感系统中，光纤既是传感器又是信号传输通道，系统利用光纤所处空间温度场对光纤中的向后散射光信号进行调研，再经过信号调解、采集和处理将温度信息实时显示出来。
在时间上，利用光纤中光波的传输速度和后向光回波的时间差，结合OTDR技术对所测温度点进行准确定位。
分布式光纤感温系统中的检测光纤不带电、抗射频和电磁干扰，防燃、防爆、抗腐蚀、耐高压和强电磁场、耐电离辐射，能在有害的环境中安全运行，在很多高温、高热等恶劣环境下具有特殊优势，近年来已广泛应用于煤矿、隧道的火灾自动报警系统，也可用于油库、危险品库、军火库、工矿企业的生产车间、智能大厦、民用建筑屋内的温度检测和火灾报警系统。
一、工作原理光纤用作温度探测器的主要依据是其光时域反射（OTDR：optical time domain reflectome-try）原理及背向拉曼散射（Raman Scat-foring）温度效应。
DTS系统根据ORDR原理进行分布式温度探测和跟踪，系统工作原理为：光纤温度激光雷达中采用雷达技术，激光光源沿光纤注入光脉冲，脉冲大部分能传到光纤末端并消失，但一小部分拉曼散射光会沿光纤反射回来，对这一后向散射光进行信号采集并在光电装置中进行分析，从而提供温度信息。
当频率为V0（假定中心波长为1300nm）的激光入射光纤中，光纤中的分子会对入射光产生散射。
散射光谱中，除与入射光频率V0相同的中心谱线外，其两侧还存在（V0-△v）及（V0+△v）两条谱线。
中心谱线为瑞利散射谱线，低频一侧频率（V0-△v）波长为λs的谱线称为斯托克斯线（Stokes），高频一侧频率（VV0-△v）波长为λas的谱线称为反斯托克斯线（Anti-stokes），跟据拉曼散射理论，在自然拉曼条件下，反斯托克斯光强Ias与斯托克斯光强Is之比为：R（T）=I as/I s=（λs/λas）exp（-hc△v/KT）（1）式中：λas=1229nm，为反斯托克斯光中心波长s=1378nm为斯托克斯光中心波长H=6.62×10-34J.sec,为普郎克常量C=3.0×108m/s为真空中光速△V:440cm-1,为喇曼频移波数K=1.38×10-23J.K-1,为玻尔兹曼常数T,为绝对温度从式(1)看出,比值R(T)仅与温度T有关而与光强、入射条件、光纤弯曲、压力变化及光纤几何尺寸等无关。
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。
可远距离监测光纤可以延长几十公里，能够对很大的区域进行全方位的监测。
抗干扰能力强光纤作为传感器本身就不会受到干扰（电磁场、辐射场、磁场干扰等）。
可重复使用一根光纤可以用于多次实验，反响显著。
应用领域分布式光纤温度传感系统在诸多领域的使用尤为广泛，如：石化行业石化行业的特性决定了其对温度的严格要求。
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光波长与参考波长之间的差值来获得温度信息。
而波长间隔法是通过测量不同反射光波长之间的间隔来获得温度信息。
对于拉曼散射光纤结构，可以通过测量拉曼散射光强的变化来获得温度信息。
这些测量数据可以通过数据分析和处理，得到光纤沿线的温度分布信息，实现一个分布式光纤测温系统。
分布式光纤感温光纤
分布式光纤感温光纤分布式光纤感温光纤是一种先进的安全监测系统，可用于监测电缆、变压器、电机、管道等设备内部的温度变化，从而实现早期发现和定位潜在的安全隐患。
以下是对分布式光纤感温光纤的介绍。
一、原理和结构分布式光纤感温光纤系统主要由光纤传感器、信号处理系统和计算机控制系统组成。
其中，光纤传感器是系统的核心部分，它利用光纤中的散射和反射原理，通过测量散射光的变化来监测温度的变化。
信号处理系统则对采集到的数据进行处理和分析，计算机控制系统则对数据进行显示、存储和处理，从而实现实时监测和报警。
二、应用范围分布式光纤感温光纤系统广泛应用于电力、石油、化工、交通、建筑等领域，以下是一些具体的应用场景：1. 电缆监测：对电缆内部的温度进行监测，可及时发现电缆短路、过载等故障，从而避免火灾等事故的发生。
2. 变压器监测：对变压器内部的温度进行监测，可及时发现变压器故障，避免变压器损坏和停电等事故的发生。
3. 管道监测：对石油、化工等行业的管道内部的温度进行监测，可及时发现泄漏等故障，避免安全事故的发生。
4. 建筑结构监测：对建筑结构的温度进行监测，可及时发现异常情况，避免结构损伤和安全隐患的发生。
三、优点和特点1. 高精度：分布式光纤感温光纤系统具有高精度的温度测量能力，可以精确地测量温度变化和定位温度异常点的位置。
2. 快速响应：该系统具有快速响应的特点，可以在短时间内发现温度异常，并及时报警。
3. 实时监测：分布式光纤感温光纤系统可以实时监测温度变化，并且具有数据存储和分析功能，可以提供历史数据和趋势分析。
4. 安全性：该系统采用非接触式测量方式，不会对被测物体产生电磁干扰，因此具有很高的安全性。
5. 可靠性：分布式光纤感温光纤系统具有可靠性高、寿命长、免维护等特点，可以长时间稳定运行。
四、发展前景随着安全意识的提高和技术的不断发展，分布式光纤感温光纤系统在各个领域的应用越来越广泛。
未来，该系统将不断向高精度、高可靠性、智能化方向发展，同时随着技术的不断进步和成本的不断降低，该系统的应用范围将进一步扩大。
DSC-DTSnK-XB分布式光纤测温系统
安全性高
光纤本身不导电，不受电磁干 扰，对危险环境适应性强，保
障了监测的安全性。
实际应用案例
某城市地铁线路
采用DSC-DTSNK-XB分布式光纤测温 系统对地铁轨道、列车和牵引变电所 等设备进行温度监测，保障了地铁的 安全运行。
某大型石油化工企业
轨道交通
对轨道、列车、牵引变电所等 设备的温度进行实时监测。
城市管廊
对管廊内的电缆、设备进行温 度监测，保障管廊安全运行。
相对于其他测温系统的优势
高精度
采用光纤作为传感器，具有高 精度和高稳定性，能够准确反
映温度变化。
长距离监测
可以实现长距离连续监测，覆 盖范围广，适合大规模设备的 温度监测。
实时性强
工作原理
01
分布式光纤测温系统基于光纤背向拉曼散射和布里渊散射的原理，通过测量光 纤中散射光的频率变化来计算温度值。
02
在系统中，激光器发出的光脉冲在光纤中传输时，会与光纤分子相互作用，产 生背向拉曼散射和布里渊散射。这些散射光携带了光纤沿线的温度信息，通过 测量散射光的频率变化，可以精确计算出光纤沿线的温度值。
02
系统架构和工作原理
系统架构
01
分布式光纤测温系统主 要由测温主机、光缆、 连接器和上位机软件等 组成。
02
测温主机负责接收和处 理光缆传回的信号，并 向上位机软件发送温度 数据。
03
光缆作为温度信号的传 输媒介，将温度信息从 测温点传回测温主机。
04
连接器用于连接测温主 机和光缆，确保信号传 输的稳定性和可靠性。
DSC-DTSNK-XB分布式 光纤测温系统
分布式光纤温度传感器原理
分布式光纤温度传感器原理引言：分布式光纤温度传感器是一种基于光纤传感技术的新型温度测量设备。
它通过光纤的热敏效应实现温度的测量和监控，具有高精度、长测距、快速响应等优点，在工业、能源、交通等领域有着广泛的应用。
一、光纤传感原理分布式光纤温度传感器利用光纤传感技术实现温度的测量。
光纤传感是指利用光纤作为传感器的感应元件，通过测量光纤中光信号的变化来反映被测量物理量的变化。
光纤传感具有无电磁干扰、抗化学腐蚀、远距离传输等优点，被广泛应用于温度、压力、应力等多个领域。
二、分布式光纤温度传感器原理分布式光纤温度传感器采用拉曼散射光谱技术，通过测量光纤上的拉曼散射光信号的频移来反映温度的变化。
光纤的温度变化会引起光纤中分子的运动状态发生变化，从而改变光纤中光子的散射频率。
通过检测光纤上的拉曼散射光信号的频移，可以准确地测量温度的变化。
三、光纤散射效应光纤中的散射效应是分布式光纤温度传感器实现温度测量的关键。
光纤的散射效应分为拉曼散射和瑞利散射两种。
瑞利散射是光纤中的杂散光信号，其频率与入射光信号相同，不受温度影响。
而拉曼散射是光纤中的散射光信号，其频率与入射光信号有一定的频移，与温度呈线性关系。
四、拉曼散射光信号的测量分布式光纤温度传感器利用拉曼散射光信号的频移来测量温度的变化。
在光纤中传输的激光光信号会与光纤中的分子发生拉曼散射作用，产生散射光信号。
这些散射光信号中的一部分会通过光纤回传到光源端，并经过光谱仪的检测。
光谱仪会分析散射光信号的频移，并根据频移的大小计算出温度的变化。
五、分布式光纤温度传感器的工作原理分布式光纤温度传感器是通过将光纤沿被测温度分布区域布设，实现对温度的连续监测。
光纤通过光纤接头连接到测量系统，测量系统中包含光源、光谱仪和数据处理单元。
光源产生激光光信号，经光纤传输到被测温度分布区域，与温度变化发生拉曼散射作用。
散射光信号通过光纤回传到光谱仪，经过频移分析后，数据处理单元计算出温度的变化。
分布式光纤温度传感系统
分布式光纤温度传感系统1.主要功能1、实现电缆及电缆接头过热故障的早期预测，防患于未然。
2、发生过热故障时，系统能提供报警并准确确定过热位置，指导检修工作。
3、具有CRT显示器，直观显示电缆桥架分布、电缆走向、电缆接头位置及名称，实时连续的温度监测。
4、具有局域网络接口，可与站内的管理网络相连，实现信息的共享，连结站内局域网的计算机可同样具有温度显示和报警功能，安装于单控室的主机和连网的计算机能够自动显示相应的报警提示。
2.系统简介分布式光纤温度传感器几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里的范围，空间定位精度达到米的数量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的应用场合。
分布式光纤温度传感系统作为传统缆式温感火灾探测器的替代品，具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。
广州市羊城科技实业有限（集团）公司(以下简称羊城科技)集国内外研究所长，采用先进的半导体激光技术、光纤光学滤波技术、高速光电转换、信号采集技术，自主开发研制了分布式光纤温度传感器系列产品，并通过广东省科技成果技术鉴定。
该系统的各项指标达到国际先进水平，其优异的性能、合理的价格，将会给您的工作带来极大的方便和成效，使您轻松享受这项高科技产品带来的工作乐趣。
3. 分布式光纤温度传感系统的特点近年来，随着工业生产及人民生活水平的逐步提高，高效与安全越来越被人们所重视。
为了实现工业生产的高效与安全，对生产过程的各个环节进行监测是必不可少的手段，目前各种传感器技术已经被广泛应用于生产过程的监测中，即使在民用的场合，也可以看到各个传感器技术的应用，如防盗报警器中的红外传感器、楼宇消防系统中的温度、烟雾传感器等。
在各种传感器技术中，光纤传感器是近几年得到迅速发展的技术，目前已经能够用光纤传感器实现了压力、温度、振动、电流、电压、磁场等物理量检测，这些应用都归功于光纤固有的特点，就是体积小与重量轻带来的结构简单、使用方便，耐高压、耐高温和抗电磁干扰带来的安全可靠，长的作用距离带来的高灵敏度。
浅析分布式光纤温度传感技术在火灾预警系统中的应用
； 光 。 了 质 的 飞 跃 ， 工 程 技 术 上 处 于 发 展 成 熟 阶 段 ， 应 产 品 深 受 市 场 的 温 度 传 感 器 ） 应 变 监 测 （ 纤 作 为 倍 增 式 的 应 变 标 准 ） 在 这 里 ， 在 相
程 的 实 例 较 少 。分 布 式 拉 曼 光 纤 温 度 传 感 器 在 工 程 技 术 上 处 于 较 成 周 期 性 的 测 量 。 这 套 系 统 可 以 实 现 长 期 无 人 监 控 测 量 ， 量 结 果 将 测
熟 的 阶 段 ． 经 有 比 较 多 的 产 品 在 市 场 上 推 出 ． 普 遍 存 在 测 温 距 已 但
统 中 的 应 用 原 理 ， 述 了基 于 受 激 布 里 渊 散 射 的 分 布 式 光 纤 温 度 探 测 预 警 系 统 的 技 术 实 现 及 其 典 型 产 品 。 阐
【 关键 词 ｌ 频域 分 析 光纤 温 度传 感 器 火灾预 警 系统
１、 言 引 析 光 纤 后 向 散 射 光 的 分 布 变 化 来 检 测 光
光 纤 温 度 预 警 监 测 系 统 为 例 ， 基 于 受 激 布 里 渊 散 射 的 分 布 式 光 纤 对 光 纤 温 度 传 感 器 是 利 用 光 纤 的 低 损 耗 传 输 特 性 ． 过 分 温 度 传 感 技 术 在 火 灾 预 警 系 统 中 的 应 用 作 进 一 步 分 析 。 通 纤 周 围 温 度 、 力 等 被 测 量 的 分 布 变 化 的 。 后 向 散 射 光 有 弹 性 应 ＤＩ 系 统 通 过 一 根 光 纤 就 可 以 监 测 几 公 里 到 几 十 公 里 范 围 内 成 ｒ ｓ
分布式光纤测温系统及其软件表现
摘要摘要分布式光纤拉曼测温系统是一种空间温度场实时测量的传感系统，已经在煤矿开采、石油化工、地铁交通和电缆检测等领域得到了广泛的应用。
结合实际的煤矿温度监测项目，本文需要解决两个方面的工程要求：一是系统的测温精度在1±⁰C以内；二是温度数据的直观软件表现。
解决这些要求对于完成煤矿温度监测项目具有很强的工程意义。
本文基于此，完成了如下工作：(1) 根据光纤拉曼测温理论，构建了一套双通道分布式光纤拉曼测温系统，并对系统硬件参数进行了优化。
同时为了获取参考温度信息，设计电子温度传感器接收电路，实现了对系统温度数据的实时校准；设计控制光开关切换电路，实现了对系统双通道的快速切换。
(2) 由于光纤自发拉曼散射的强度很低，导致拉曼散射信号极其微弱，而这微弱的传感信号易受到系统噪声的影响，从而限制了系统的测温精度。
本文在LabVIEW平台下实现了原始信号的实时解调，同时在数据采集阶段采用累加平均去噪算法对信号进行实时降噪，进一步采用卡尔曼滤波去噪算法对温度信号进行滤波处理，最终实现了0.6±⁰C的系统测温精度。
(3) 在VISUAL STUDIO 2010软件平台下，本文结合实际煤矿开采测温场景设计了分布式光纤拉曼测温系统工业化图形界面，实现了将温度信号直观的显示在与实际监测地理位置对应的监测界面上。
进一步在设计的分布式测温软件系统中开发异常温度报警功能，从而使得分布式光纤测温系统更加适用于煤矿的温度监测。
同时为了方便管理人员掌握煤矿开采过程中温度变化的规律，设计了温度数据长期存储功能和生成温度报表功能，进一步完善了分布式测温软件系统。
关键词：分布式测温，拉曼散射，温度解调，软件表现ABSTRACTDistributed optical fiber Raman temperature measuring system is a kind of sensing system for real-time measurement of space temperature field. It has been widely used in coal mining, petrochemical, subway transportation and cable inspection. Combining with actual items about the coal mine temperature measurement, this thesis need to solve two aspects: one is the engineering requirements of system measurement accuracy in within1±⁰C; two is the intuitive software performance of temperature data. To solve these problems is of great significance for the completion of the coal mine temperature monitoring project. Based on this, this thesis completed the following work:(1) According to the fiber Raman temperature measurement theory, a two channel distributed fiber Raman temperature measuring system is constructed, and the system hardware parameters are optimized. At the same time in order to obtain the temperature information of the reference fiber, the electronic temperature sensor receiving circuit design, which can realize real-time calibration system of temperature measurement data; design of optical switch circuit and realizes the fast switching of the measuring channel system.(2) Because the intensity of spontaneous Raman scattering of fiber is very low, the Raman scattering signal is very weak, and the weak sensing signal is easily affected by the system noise, thus reducing the temperature measurement accuracy. This paper realizes the real-time temperature measurement signal demodulation in the LabVIEW platform, and the cumulative average denoising algorithm in real-time to reduce the noise in the data acquisition stage, further denoising algorithm of temperature signal is filtered by Calman filter, the system finally realizes the temperature measurement accuracy of 0.6±⁰C.(3) In the VISUAL STUDIO 2010 software platform, combining with the actual temperature scenarios designed DTS industrialization graphical interface, to achieve real-time display of temperature signal in the corresponding actual monitoring sites, so as to solve the problems of long distance temperature measurement is difficult to quickly locate and display real-time temperature. Further addition of abnormal temperature alarm function in the distributed temperature measurement software system design, the man-machine interface of the system interface more friendly, so as to strengthen the application of distributed optical fiber temperature measurement systemin practical engineering. At the same time, in order to facilitate the management of regional temperature information management, adding temperature data storage function and generating temperature report function, further improve the distributed temperature measurement software system.Keywords: distributed temperature, Raman scattering, temperature demodulate, software performance目录第一章绪论 (1)1.1本课题的研究背景 (1)1.2分布式光纤测温系统的发展 (1)1.3分布式光纤测温系统的典型应用 (2)1.4本论文的研究意义及主要内容 (3)1.4.1研究意义 (3)1.4.2 主要内容 (4)第二章分布式光纤测温系统理论基础 (5)2.1光纤中的光散射现象 (5)2.2 光时域反射技术 (6)2.3光纤拉曼散射理论 (7)2.3.1自发拉曼散射 (7)2.3.2 受激拉曼散射 (9)2.4 光纤拉曼散射测温原理 (10)2.5 分布式光纤测温系统的解调方法 (11)2.5.1 基于反斯托克斯光单路解调方法 (11)2.5.2 基于反斯托克斯光和斯托克斯光双路解调方法 (12)2.6 本章小结 (13)第三章基于双路解调的分布式光纤测温硬件系统设计及实现 (14)3.1 分布式光纤测温硬件系统的总体结构 (14)3.2 分布式测温系统的主要技术指标 (15)3.2.1 空间分辨率 (15)3.2.2 温度分辨率 (16)3.2.3 测温精度 (17)3.2.4 测量时间 (16)3.3 分布式光纤测温硬件系统模块的选型 (17)3.3.1 光源模块的选型 (17)3.3.2 波分复用器的选型 (18)3.3.3光电探测器的选型 (19)3.3.4 采集卡模块的选型 (20)3.3.4.1 高速数据采集卡的选择 (20)3.3.4.2 高速数据采集卡工作原理 (20)3.3.5 系统通道数的扩充 (21)3.4温度接收电路与控制光开关切换电路的设计 (22)3.5本章小结 (25)第四章分布式光纤测温系统信号解调系统设计及信号处理 (26)4.1基于LABVIEW平台实现温度信号解调系统的设计 (26)4.1.1信号解调系统需求分析 (26)4.1.2 原始信号采集LABVIEW程序的实现 (26)4.1.3 参考温度信号接收LABVIEW程序的实现 (28)4.1.4 测温光纤温度信号解调LABVIEW程序的实现 (29)4.2 分布式光纤测温系统噪声分析 (31)4.3 分布式光纤测温系统信号去噪处理 (32)4.3.1 累加平均算法 (32)4.3.2 卡尔曼滤波算法 (36)4.4 本章小结 (40)第五章工程应用中温度数据的软件表现 (41)5.1温度数据软件表现的需求分析 (41)5.2 温度数据的显示界面的实现 (41)5.3 利用SQL数据库实现对温度信息的长期存储 (45)5.4温度数据报表界面的实现 (46)5.5 本章小结 (48)第六章总结与展望 (49)6.1全文总结 (49)6.2工作展望 (49)致谢 (51)参考文献 (52)攻读硕士学位期间取得的成果 (56)第一章绪论第一章绪论1.1 本课题的研究背景温度传感器是工业自动化控制和火灾安全监测等领域所需的一种基础传感元件，但是传统温度传感器需要带电工作，因而在强电磁干扰或易燃易爆环境下的应用受到了很大的限制。
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分布式光纤传感温度报警系统Ξ
张在宣 郭 宁 余向东 吴孝彪
(中国计量学院光电子技术研究所,杭州310034)
摘 要 研制了一种由分布光纤温度传感器系统组成的新型在线自动温度检测、报警系统,它是一种特殊的光纤通信网络,也是一种光纤雷达。
文中讨论了系统的工作原理、调制与解调原理,系统的组成结构和系统的报警特性。
在一根2km光纤上可采集一千个温度信息并能进行空间定位,是一种理想的温度报警系统。
关键词 分布光纤温度传感器 光时域反射技术 温度报警系统
一、前 言
分布式光纤温度传感器系统实质上是分布光纤喇曼(Raman)光子传感器(DOFRPS)系统,它是近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度场的光纤传感系统。
在系统中光纤既是传输媒体又是传感媒体,利用光纤背向喇曼散射的温度效应,光纤所处空间各点的温度场调制了光纤中的背向喇曼散射的强度,即反斯托克斯(stokes)背向喇曼散射光的强度),经波分复用器和光电检测器采集了带有温度信息的背向喇曼散射光电信号,再经信号处理系统解调后,将温度信息实时从噪声中提取出来并进行显示,它是一种典型的光纤通信网络;在时域里,利用光纤中光波的传播速度和背向光回波的时间间隔,利用光纤的光时域反射(O TDR)技术对所测温度点定位,它是一种典型的光雷达系统。
分布光纤传感系统中的传感光纤不带电,抗射频和电磁干扰,防燃、防爆、抗腐蚀、耐高电压和强电磁场、耐电离辐射,能在有害环境中安全运行,系统具有自标定、自校准和自检测功能;即使在光纤受损时不仅可继续工作,而且可检测出断点位置。
在一根2km光纤上可采集一千个温度信息并能进行空间定位,由于分布光纤传感系统的优越特性,已经开始应用于火灾自动温度报警系统。
分布光纤温度传感器的主要用途:
11用于煤矿、隧道的温度自动报警控制系统;
21油库、油轮,危险品仓库,大型货轮,军火库等温度自动报警控制系统;
31高层建筑、智能大厦、桥梁、高速公路等在线动态检测和火灾防治及报警;
41各种大、中型变压器,发电机组的温度分布测量,热保护和故障诊断;
51地下和架空高压电力电缆的热检测与监控;
61火力发电所的配管温度、供热系统的管道、输油管道的热点检测和故障诊断;化工原料、照相材料及油料生产过程在线动态检测;
71作为一种典型的机敏结构用于航空、航天飞行器在线动态检测和机器人的神经网络系统。
分布光纤温度传感系统是一种光机电和计算机一体化的高科技,世界上有英国、日本、瑞士和我国研制生产,英国、日本等应用于大型变压器、发电机组热保护和保障诊断,日本、瑞士和我国开始应用于火灾自动报警控制系统。
分布光纤温度传感器系统可显示温度的传播方向、速度和受热面积。
可将报警区域的
42计量技术 20001№2Ξ国家首批产学研工程项目资助
平面结构图和光缆布线图事先输入计算机,可自动或手动显示温度报警区域或故障区域,实时显示。
二、工作原理[1、2、3]
DOFRPS系统主要依据光纤光时域反射(O TDR)原理和光纤背向自发喇曼散射的温度效应。
11光纤光时域反射(O TDR)原理
当激光脉冲在光纤中传输时,由于光纤中存在折射率的微观不均匀性,会产生瑞利(Rayleigh)散射,入射光经背向散射返回到光纤入射端所需的时间为t,激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L,2L=V・t,V为光在光纤中传播的速度,V=(C/n),C为真空中的光速,n为光纤的折射率。
在t时刻测量到的是离光纤入射端距离为L处局域的背向瑞利散射光。
用O TDR技术,可以确定光纤处的损耗,光纤故障点、断点的位置,对测量点进行定位,因此也可称为光纤光雷达。
光纤应力、压力传感器是依据光纤的微弯和宏弯效应而造成光纤损耗而制作的,经过定标后,通过局域处光纤损耗的测量,来确定应力和压力。
21光纤背向自发喇曼散射的温度效应[2]
当激光脉冲在光纤中传输时,除了产生瑞利散射、布里渊(Brillouin)散射外,还产生自发的喇曼散射,在频域里,喇曼散射光子分为斯托克斯和反斯托克斯喇曼散射光子,自发的喇曼散射光子强度,特别是反斯托克斯喇曼散射光子强度依赖于光纤的温度状态,经过理论计算[3],在0～120°C温度范围内,平均温度灵敏度力11065%/K。
三、系统的组成及结构
11系统的组成
系统由主机和温度传感器组成。
(1)主机的组成
1)激光组件:由带尾纤MOCVD In G aAsP 高功率脉冲半导体激光器(出纤功率>500mW)和激光器驱动电源组成。
2)光纤波分复用器:由1×3双向光纤耦合器(BDC)和波分复用器系统(多光束干涉型高隔离度光学滤光片)组成。
3)光电接收、放大组件:由带尾纤、带前放的光雪崩二级管(APD)和高增益、宽带、低噪声主放大器组成。
4)信号处理系统:由双通道高速瞬态(50MHz)信号采集处理卡和信号处理软件组成。
5)光纤和光纤绕组温度传感器和光纤应力、压力传感器。
(2)温度传感器
温度传感器是指线性分布光纤温度传感器和分布光纤绕组温度传感器。
1)线性分布光纤温度传感器
是在裸光纤外层包以塑料护套,以防外界硬物对光纤的损伤。
护套外粘有变色不干胶,当达到显示报警温度点时,相应的护套处的变色不干胶将由浅色变为红色,利于判断热点的位置。
2)分布光纤绕组温度传感器
是将带有阻燃塑料护套的光纤绕在塑料骨架上,外有防碰保护罩和热敏显色指示,组成一种变色显示温度报警点的点型温度传感器。
21系统的结构
系统的结构框图如图。
31温度处理和图形显示软件
温度处理和图形显示软件是预装在计算机内的,显示器能显示系统主菜单,根据使用要求选择工作菜单,确定采样速率、触发电平、采样次数、工作模式(单次测量或连续测量)、显示类型和绘图类型等。
在主菜单上选择显示时,可选择光时域反射曲线信号显示、温度显示、升温速率显示等,能显示光纤上各点温度信号电平值、温度值、升温速率。
在主菜单上选择绘图时,可选择光时域反射曲线绘图、温度分布图、升温速率分布图。
52
计量技术 20001№2
若将光纤平面布线图预先输入计算机,则可在图形上直接显示温度的变化。
图 分布光纤温度传感器系统的结构
可将2km光纤按检测需要分成若干个分区,根据分区的情况设置温度和升温速率报警电平;当某个位置达到和超过该电平时,系统发出声、光报警信号,打印机能自动纪录报警点位置及年、月、日、时、分、秒。
备有RS232计算机输出接口,便于联机,输出信号。
四、结 果
中国计量学院光电子技术研究所在实施国家首批产学研工程项目过程中,研制成功F GC-W1分布光纤温度传感器系统,1994年7月正式通过鉴定,鉴定结论为:“F GC-W1系统是国内首次正式鉴定的光机电和计算机一体化的分布光纤温度传感系统的样机,综合指标优于国内文献报导的同类系统,并相当于国外当前技术水平,在光纤喇曼光谱测温技术的理论分析和系统的总体结构和系统可靠性分析上具有自己的特色。
”
系统的主要特性如下:
11测温范围:0℃～120℃(可扩展);
21测温不确定度:±2℃
31温度分辨力:011℃
41空间分辨力:自由展开光纤<8m;
光纤探头<5cm;
51采样速率(空间采样距离):50MHz (2m);
61测量时间:(16k次)<40s;
71光纤长度:2km(1000个采样点);
81系统动态范围:20dB
近年来,走产学研相结合的道路,与企业合作完成了模块化的产业样机,并向长波段、长距离、多功能分布光纤喇曼光子传感器系统拓展。
1997年11月F GC-W2系列分布光纤传感器系统在上海展览,获上海市第四届科技博览会金奖。
现正与企业合作批量生产2km 分布光纤传感型温度报警系统。
最近,应用于煤矿火灾自动报警系统用的近红外长波段1550nm、长距离10km多功能分布光纤传感器系统已研制成功并交付使用。
参考文献
[1]张在宣等1激光拉曼型分布光纤温度传感器系统1光学
学报,1995,15(11):1585-1589
[2]张在宣等1光纤背向激光自发拉曼散射的温度效应研究1
光子学报,1996,25(3):273-278
[3]张在宣等1DOFRPS系统的温度灵敏度1光学仪器11997,
19(4-5):70-73
[4]张在宣等1分布光纤喇曼光子传感器系统的一种解调方
法1光子学报1998,27(5):467-471
62计量技术 20001№2。