光纤光栅在线监测系统

光纤光栅在线监测系统

FBG-9900光纤光栅在线监测系统

引言

光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒介，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒介的光纤，具有一系列独特的，其它载体和媒介难以相比的有点。具有本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，可靠性好，测量精密度高，抗电磁干扰、抗雷击等优点。能实现对温度、湿度、压力、应变、振动，位移及加速度等参数的精确测量。特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制，环境恶劣等场合下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎各个领域都在进行研究和应用，产业得到蓬勃发展。

系统介绍

北京金石智信科技有限公司研发的光纤光栅在线监测系统QTSD-CF01，采用光放大器（OA）和波分复用（WDM）技术以增加传输距离和比特率，并结合公司独特的光栅切趾技术，使解调仪和光纤光栅传感器的精度和可靠性处于国际领先水平。另外本公司研发的光纤光栅在线监测系统，已通过国家消防认证和ISO9001质量管理认证。

系统原理

光纤光栅传感技术隶属光纤传感技术的一种，它是通过紫外激光照射位于光纤上方的相位掩模板后，在光纤内部形成的一段长为10-15mm的栅状结构，因而被称为“光纤光栅”（Fiber Bragg Grating，FBG）。

光纤光栅是利用光纤材料的光敏性：即外界入射光子和纤芯相互作用而引起后者折射率的永久性变化，用紫外激光直接写入法在单模光纤（直径为0.125 mm～0.25 mm）的纤芯内形成的空间相位光栅，其实质是在纤芯内形成一个窄带的滤光器或反射镜，制作完成后的光纤光栅相当于在普通光纤中形成了一段长度为10 mm左右的敏感区，该区域波长在温度、应变等作用下发生偏移，通过测量中心波长的偏移，可以准确感测温度、压力、应变及位移的变化。

光纤光栅传感系统主要由光纤光栅解调仪、光纤光栅传感器、传输光缆等组成。光纤光栅解调仪主要为传感器提供光源激励，并将光纤光栅传感器经光缆远程反射回来的光信号进行光电转换，数字量识别并以温度、应变、压力、位移等物理量的方式，在本机终端显示，存储和分析，根据要求进行数据上传或信息上报。或由计算机系统实施故障诊断、报警及控制。

1、光纤光栅解调仪

功能：同时对测量的温度、湿度、压力、应变、振动，位移及加速度等多种传感器采集的信号进行处理，可以实时观测各个监测点的数据。

2、光栅传感器

功能：实时采集数据。目前包括温度、湿度、压力、应变、振动，位移及加速度等多种传感器。根据不同结构特点，监测范围以及安装要求的不同，又分为多种子分类的传感器。

3、传输光缆

功能：现场敏感元件及数据媒介

4、组态软件

功能：显示实时数据、报警信息、历史数据、分析报表等。

5、分析软件

功能：采集光信号，并将其转换为数字信号，并对采集的数据进行分析，通过图表的方式实时显示出来。

●布点容量大

系统组网灵活，可多只传感器公用一根传输光纤。光感器采用波分复合技术，只要各个传感器的中心波长区分开，就可在一根光纤上同时混合接入，同时测量多个点的温度、湿度、压力、应变、振动，位移及加速度等多种物理变量。从而实现工程的分布式测量。

●抗电磁干扰，电绝缘性能好

无电监测，本质防爆，非常适合用于电力测温、石化消防等项目。传感器安

装现场不需要供电，不会引起雷击、短路等安全性问题。

●可靠性好，传输距离远

传感器采用光信号探测和传输，对环境干扰不敏感，系统稳定性好，解调仪探测距离能达到30km。

●能够实现高速动态在线监测

解调仪的数据采集频率能达到1~200MHz，多个传感器数据同步实时采集。

●测量精度高

以光波长表征被测量，不受光源功率的波动、光纤微弯效应和耦合损耗等因素影响；精确的透射和反射特征，使其更加准确的反映了物理量的变化。

●传感器结构简单、尺寸小、便于安装

传感器体积小、质量轻、对结构影响小，尤其适合于埋入材料内部，构成智能材

料或结构。

●抗腐蚀性

能够在高水压、潮湿、高温等恶劣施工环境下工作，传感器寿命长。

●个性定制

针对不同结构特点，实施个性化解决方案。系统以电子地图或虚拟空间位置的方

式实时显示各监测点的编号或位置，可对光纤传输线路的位置准确定位，方便管

理人员操作和维护，能提供历史数据查询。

●维护费用低、安装方便

产品质量好，尺寸小，易于安装，减少了安装及维护费用。

●程序界面友好，简单易学

本系统分析软件，采用通用界面，所需信息可以定制的显示在程序界面上，简单

易学，操作简单。

解调仪参数

QTSD-CF01型光纤光栅高速智能解调仪，为光纤光栅传感器阵列提供输入光源并对传感器输出的光信号进行解析。支持温度、应变、加速度、压力、位移等多种光纤光栅传感器网络的监测和多种类型传感器混合组网的监测。

QTSD-CF01 采用自有DSP技术，运行速度快，可靠性高，性能稳定，该系统采用目前最新的滤波技术，具有更高性能的指标和更长的使用寿命。系统内嵌高性能处理器，具有采样频率高（多通道400Hz同时采集），测量基础高，波长解调精度为±2pm，分辨率1pm；可用于动态和静态监测，施工过程监测，工程长期监测等广泛的测量场合。光纤光栅传感智能解调仪兼容性好，具备以太网，串口以及USB等多种接口，可与自动化系统，远程图像监控系统，消防系统等融为功能更加强大的综合系统，测点多，尤其适合需要使用大量传感器的监测系统。

GDGT-01光纤光栅温度传感器

传感器参数

说明：GDGT-02光纤光栅温度传感器是针对电力行业（如发电

厂、变电站、无人值守变电站）的严酷环境开发的新型温度传感器。其封装材料采用绝缘等级高、耐高温的高分子材料。单端出纤，体积小，不影响被测设备的正常运行，且安装方便可靠。

特点：全光网络、本质防爆、抗电磁干扰、防雷击、耐高温、绝缘性好、体积小、安装方便。

用途：高压开关测温，电缆接头测温，铜铝排压接面测温，干式变压器测温，高压母线测温。