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光纤测温主要功能

光纤测温主要功能

光纤测温技术是近年才发展起来的新技术,并已逐渐显露出某些优异特性。可是,正像其他新技术一样,光纤测温技术并不是万能的,它不是用来代替传统方法,而是对传统测温方法的补充与提高。充分发挥它的特长,就能创造出新的测温方案与技术应用的场合,如下所述:

强电磁场下的温度测量。高频与微波加热方法受到人们重视,正在向如下领域逐渐扩展:金属的高频熔炼、焊接与淬火、橡胶的硫化、木材与织物的烘干以及制药、化工,甚至家庭烹调等。光纤测温技术在这些领域中有着绝对优势,因为它既无导电部分引起的附加升温,又不受电磁场的干扰。

高压电器的温度测量。最典型的应用是高压变压器绕阻热点的温度测量。英国电能研究中心从20世纪70年代中期就开始潜心研究这一课题,起初是为了故障诊断与预报,后来又用于计算机电能管理的应用,转入了安全过载运行,使系统处于最佳功率分配状态。另一类应用的场合是各种高压装置,如发电机、高压开关、过载保护装置,甚至架空电力线和地下电缆等。

易燃易爆物的生产过程与设备的温度测量。光纤传感器在本质上是防火防爆器件,它不需要采用隔爆措施,十分安全可靠。与电学传感器相比,既能降低成本又能提高灵敏度。例如,大型化工厂的反应罐工作在高温高压状态,反应罐表面温度特性的实时监测可确保其正确工作,将光纤沿反应罐表面铺设成感温网格,这样任何热点都能被监控,可有效地预防事故发生。

高温介质的温度测量。在冶金工业中,当温度高于1300℃或1700℃时,或者温度虽不高但使用条件恶劣时,尚存在许多测温难题。充分发挥光纤测温技术的优势,其中有些难题可望得到解决。例如,钢液、铁液及相关设备的连续测温问题,高炉炉体的温度分布等,有关这类研究国内外都正在进行之中。

桥梁安全检测。国内在大桥安全检测项目中,采用了光纤光栅传感器,检测大桥在各种情况下的应力应变和温度变化情况。在大桥选定的端面上布设了8个光纤光栅应变传感器和4个光纤光栅温度传感器,其中8个光纤光栅应变传感器串接为1路,4个温度传感器串接为1路,然后由光纤传输到桥管所,实现大桥的集中管理。从测试结果来看,光纤光栅传感器所取得的测试数据与预期结果一致。

钢液浇铸检测。连铸机在浇铸时,为防止钢液被氧化、提高质量,希望钢液在与空气完全隔绝的状态下,从大包流到中间包。但实际上,在大包浇铸完时,是由操作员目视判断渣是否流出,因而在大包浇铸结束前5~10分钟之间,密闭状态已破坏。为了防止铸坯质量劣化及错误判断漏渣,研制出光纤漏渣检测装置。

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光纤测温造价信息

  • 市场价
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测温光纤

  • 多模金属铠装62.5/125/2回6相线至变电站
  • m
  • YOFC
  • 13%
  • 重庆丰傲科技发展有限责任公司
  • 2022-12-07
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光纤测温系统

  • (含1光纤测温监测系统、1台服务器、20.1km外置测温光缆)
  • 13%
  • 深圳市特力康科技有限公司
  • 2022-12-07
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测温传感光纤

  • 多模铠装62.5/125
  • m
  • 13%
  • 北京菲博泰光电科技有限公司成都办事处
  • 2022-12-07
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测温传感光纤

  • 多模铠装62.5/125
  • m
  • 13%
  • 北京埃波托斯科技有限公司
  • 2022-12-07
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光纤测温系统附件接线盒

  • 品种:光纤测温系统附件接线盒;规格型号:TL-F168;订货代码:TL-G09;
  • 京华港信
  • 13%
  • 北京京华港信电子有限公司
  • 2022-12-07
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智能模块

  • JM-2
  • 湛江市2005年1月信息价
  • 建筑工程
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智能模块

  • JM-2
  • 湛江市2005年2月信息价
  • 建筑工程
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消防电话

  • AFN-FH18
  • 江门市2014年12月信息价
  • 建筑工程
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消防电话

  • AFN-FH18
  • 江门市2014年11月信息价
  • 建筑工程
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消防电话

  • AFN-FH18
  • 江门市2014年10月信息价
  • 建筑工程
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楼层过道主要功能场地指引牌

  • (1)规格:450×2850×150mm(2)1.0mm镀锌板激光切割冲压焊接烤漆,内容镂空内置LED亚克力发光
  • 1套
  • 3
  • 中高档
  • 含税费 | 含运费
  • 2022-09-21
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光纤测温软件

  • 光纤测温软件
  • 1套
  • 3
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2017-06-16
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智能光纤测温系统

  • 智能光纤测温系统
  • 1套
  • 3
  • 武汉三相、山东科汇、广州友智
  • 中高档
  • 含税费 | 含运费
  • 2019-04-17
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光纤测温系统

  • (含1套光纤测温监测系统、1台服务器、20.1km外置测温光缆)
  • 1.0套
  • 2
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2017-07-19
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分布式光纤测温主

  • 4通道,每通道2km,含测温光纤、配套附件
  • 1套
  • 3
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2017-06-16
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光纤测温概述

​如果说计算机是人类大脑的扩展,那么传感器就是人类五官的延伸。光纤传感技术是伴随着光导纤维和光纤通信技术发展的一种新的传感技术。是20世纪70年代中期以来国际上发展最快的高科技应用技术。光纤传感器(FOS FIBER OPTICAL SENSOR)与以电为基础的传感器有本质区别。光纤传感器用光作为敏感信息的在体,用光纤作为传递敏感信息的媒质。以其独有的特质而得以广泛应用。

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光纤测温特点

1、不受电磁干扰,耐腐蚀

2、无源实时监测、电绝缘、防爆性好

3、体积小,重量轻,可绕曲

4、灵敏度高,使用寿命长

5、传输距离远,维护方便

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光纤测温主要功能常见问题

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光纤测温基本特点

1、不受电磁干扰,耐腐蚀

2、无源实时监测、电绝缘、防爆性好

3、体积小,重量轻,可绕曲

4、灵敏度高,使用寿命长

5、传输距离远,维护方便

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光纤测温应用领域

通常根据光纤传感器的特点有以下几种理由:

1、电磁/射频环境,传统的测温方法受到严重干扰无法正常工作;

2、对精度、灵敏度,或者寿命、稳定/可靠性等有特别高的要求;

3、安装环境狭小,对传感器尺寸有特殊要求;

4、易燃易爆、腐蚀环境,对安全性/耐腐蚀性有特殊要求。

5、雷击,野外等恶劣环境中。

6、测试现场能源供应不方便的地方

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光纤测温主要分类

光纤测温传感器的分类

1、相位调制型光纤温度传感器,如马赫-泽德尔mz干涉仪,fp法布里珀罗干涉仪,光纤光栅温度传感器另外还有幅度调制型,如微弯损耗调制偏振调制型等:双元液晶测温

2、热辐射光纤温度传感器,利用光纤内产生的热辐射来传感温度,它是以光纤纤芯中的热点本身所产生的黑体辐射现象为基础的。如蓝宝石光纤温度传感器

3、传光型光纤温度传感器,利用光纤作为传输测量信号的传感器。敏感元件不是光纤。如半导体光吸收传感器,荧光光纤温度传感器,热色效应光纤温度传感器,

光纤非线性测温:拉曼效应 ROTDR 布里渊效应BOTDR

具备商业化应用的有:rotdr测温,光纤光栅测温,fp光纤测温,荧光光纤测温,黑体辐射光纤测温以及各种传光型光纤测温。

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光纤测温分类

1、相位调制型光纤温度传感器,如马赫-泽德尔mz干涉仪,fp法布里珀罗干涉仪,光纤光栅温度传感器

另外还有幅度调制型,如微弯损耗调制

偏振调制型等:双元液晶测温

2、热辐射光纤温度传感器,利用光纤内产生的热辐射来传感温度,它是以光纤纤芯中的热点本身所产生的黑体辐射现象为基础的。如蓝宝石光纤温度传感器

3、传光型光纤温度传感器,利用光纤作为传输测量信号的传感器。敏感元件不是光纤。如半导体光吸收传感器,荧光光纤温度传感器,热色效应光纤温度传感器,

光纤非线性测温:拉曼效应 ROTDR

目前具备商业化应用的有:rotdr测温,光纤光栅测温,fp光纤测温,荧光光纤测温,黑体辐射光纤测温以及各种传光型光纤测温。

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光纤测温传感器选择

光纤传感系统通常是由探头、传输光纤和信号解调器三个部分组成的,选择光纤传感产品时,您要考虑以下。

确定了适用性以后,您就可以开始进行光纤传感器产品的选择了

1、根据您需要测量点数的多少,来确定采用“分布式”或者“单点式”传感器,这涉及到单点成本、总成本问题,以及安装布局的问题:

通常测量点少于20个时,采用“单点式”,如荧光式传感器;fp,以及半导体吸收方式的

当测量点多于30个时,通常采用“分布式”,如光纤光栅式传感器等。

当测量空间属于线形测量区域的,测点多距离长时采用分布式拉曼测温,测点少可考虑fbg方式。

2、测量温度范围:

通常传感器测温范围分4段:-40℃-+80℃;普通环境测量范围,各种传感器均可采用

-40℃-+250℃;电气等高温工业环境测量,各种传感器均可采用

-40C-+400℃;高温环境,此类环境的传感器必须特殊处理,普通光纤传感器一般不满足此类测试要求。传输光纤必须采用如聚酰亚胺类的耐高温材料。

+20C-+60℃(医学)。

3、对精度和分辨率的要求:

通常测温精度分五等:±0.05℃;高精度的一般有fp,荧光,半导体吸收,增敏后的fbg

±0.1℃;fbg的测试精度

±0.3℃;fbg的测试精度

±0.5℃;高精度的拉曼测温

±1℃。拉曼测温

4、探头的工作类型,常见的工作类型有:浸入埋入型、接触型和医用型,线形分布式测量。

浸入型传感器可以用于测量固体、液体和气体的温度。如工业用液体槽的测温。浸入型传感器经过特殊处理,光纤的强度和韧性都很强, 可以抵御液体槽中的化学腐蚀,另此类传感器可植入被测物体内部。接触型传感器专门测量物体表面的温度,如干式变压器、高压开关柜 、高压母线等高压设备的温度监控。医用型传感器是特别为生命科学测量设计,探头小而细,配合专用的解调器可以达到很快的响应速度 和非常高的精度。线形测量中整个光纤即作为传输介质亦作为感应部分,详情参见博文中的分布式温度测量。

5、对探头尺寸及光纤长度的选择:

用户需要根据测量对象及环境的的要求,来选择探头尺寸(直径)及光纤长度。

探头直径通常有:<0.5mm;0.5-1mm;2.3mm;3.2mm等,标准光纤长度为2M,用户可以根据需要来定制探头光纤长度和光纤延长线长度。同时还可以根据应用环境,选择光纤及光纤连接器的类型:光纤的外层材质一般有特氟龙、聚酰亚胺、PVC等;光纤连接器的类型有:普通、水密、气密,连接类型有:FC、SC、ST、SMA;STMA;HFBR等。

6、对数据采样频率的要求:

光纤传感器测温系统的采样频率通常分:<=10Hz;20Hz;1kHz

7、对传输探测光缆的选择

探测传输光缆采用的是单模或者多模光纤。多模光纤选择50/125μm或62.5/125μm的两种光纤。单模光纤为普通的smf-128.探测光缆本身 就是传感器,通过它可以测得沿光缆所有点的温度分布情况。探测光缆要求必须具有很好的热传导特性,同时可以在恶劣环境中长期生存 和工作。传输光缆的要求就是必须适应传输线路内的环境,另外光缆需考虑的问题就是测试需要的光缆芯数。

探测光缆主要包括:探测火灾用,埋入型,测井等等,火灾探测必须采用阻燃材料的外护套,埋入型要考虑光纤的外保护。高温型光纤涂 覆需采用耐温材料,测井要考虑外护层的抗氢性能。

8、对信号输出接口的选择:

信号输出分为模拟输出和数字输出。模拟输出有:0-5V/10V电压输出和4-20mA电流输出两种,数字输出有:RS-232;RS-485;USB;以太网等。

9、对安装形式的选择:

信号解调器通常有:手持便携式和固定式、带否显示器等形式,固定式产品有工业标准DIN滑轨安装、PCB板、普通台式及标准工业机柜式等。便携式解调器器可以随处记录测量数据,并将数据记录在内部存储介质上,在方便时再将数据回传到计算设备上。

探头安装方式通常有:埋入,植入、胶带捆绑、卡子固定、螺纹固定、胶粘等形式。

10、对价位的选择

目前虽然各类光纤传感器还属于高新技术产品,但是价位已经有了很大降低普遍较高,用户通常需要在产品性能/功能与价格之间进行抉择。选择最佳性价比的产品。

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光纤测温选购方法

光纤测温传感器的选择

光纤传感系统通常是由探头、传输光纤和信号解调器三个部分组成的,选择光纤传感产品时,您要考虑以下。

确定了适用性以后,您就可以开始进行光纤传感器产品的选择了

1、根据您需要测量点数的多少,来确定采用“分布式”或者“单点式”传感器,这涉及到单点成本、总成本问题,以及安装布局的问题:

通常测量点少于20个时,采用“单点式”,如荧光式传感器;fp,以及半导体吸收方式的

当测量点多于30个时,通常采用“分布式”,如光纤光栅式传感器等。

当测量空间属于线形测量区域的,测点多距离长时采用分布式拉曼测温,测点少可考虑fbg方式。

2、测量温度范围:

通常传感器测温范围分4段:-40℃- 80℃;普通环境测量范围,各种传感器均可采用

-40℃- 250℃;电气等高温工业环境测量,各种传感器均可采用

-40C- 400℃;高温环境,此类环境的传感器必须特殊处理,普通光纤传感器一般不满足此类测试要求。传输光纤必须采用如聚酰亚胺类的耐高温材料。

20C- 60℃(医学)。

3、对精度和分辨率的要求:

通常测温精度分五等:±0.05℃;高精度的一般有fp,荧光,半导体吸收,增敏后的fbg

±0.1℃;fbg的测试精度

±0.3℃;fbg的测试精度

±0.5℃;高精度的拉曼测温

±1℃。拉曼测温

4、探头的工作类型,常见的工作类型有:浸入埋入型、接触型和医用型,线形分布式测量。

浸入型传感器可以用于测量固体、液体和气体的温度。如工业用液体槽的测温。浸入型传感器经过特殊处理,光纤的强度和韧性都很强, 可以抵御液体槽中的化学腐蚀,另此类传感器可植入被测物体内部。接触型传感器专门测量物体表面的温度,如干式变压器、高压开关柜 、高压母线等高压设备的温度监控。医用型传感器是特别为生命科学测量设计,探头小而细,配合专用的解调器可以达到很快的响应速度 和非常高的精度。线形测量中整个光纤即作为传输介质亦作为感应部分,详情参见博文中的分布式温度测量。

5、对探头尺寸及光纤长度的选择:

用户需要根据测量对象及环境的的要求,来选择探头尺寸(直径)及光纤长度。

探头直径通常有:<0.5mm;0.5-1mm;2.3mm;3.2mm等,标准光纤长度为2M,用户可以根据需要来定制探头光纤长度和光纤延长线长度。同时还可以根据应用环境,选择光纤及光纤连接器的类型:光纤的外层材质一般有特氟龙、聚酰亚胺、PVC等;光纤连接器的类型有:普通、水密、气密,连接类型有:FC、SC、ST、SMA;STMA;HFBR等。

6、对数据采样频率的要求:

光纤传感器测温系统的采样频率通常分:<=10Hz;20Hz;1kHz

7、对传输探测光缆的选择

探测传输光缆采用的是单模或者多模光纤。多模光纤选择50/125μm或62.5/125μm的两种光纤。单模光纤为普通的smf-128.探测光缆本身 就是传感器,通过它可以测得沿光缆所有点的温度分布情况。探测光缆要求必须具有很好的热传导特性,同时可以在恶劣环境中长期生存 和工作。传输光缆的要求就是必须适应传输线路内的环境,另外光缆需考虑的问题就是测试需要的光缆芯数。

探测光缆主要包括:探测火灾用,埋入型,测井等等,火灾探测必须采用阻燃材料的外护套,埋入型要考虑光纤的外保护。高温型光纤涂 覆需采用耐温材料,测井要考虑外护层的抗氢性能。

8、对信号输出接口的选择:

信号输出分为模拟输出和数字输出。模拟输出有:0-5V/10V电压输出和4-20mA电流输出两种,数字输出有:RS-232;RS-485;USB;以太网等。

9、对安装形式的选择:

信号解调器通常有:手持便携式和固定式、带否显示器等形式,固定式产品有工业标准DIN滑轨安装、PCB板、普通台式及标准工业机柜式等。便携式解调器器可以随处记录测量数据,并将数据记录在内部存储介质上,在方便时再将数据回传到计算设备上。

探头安装方式通常有:埋入,植入、胶带捆绑、卡子固定、螺纹固定、胶粘等形式。

10、对价位的选择

虽然各类光纤传感器还属于高新技术产品,但是价位已经有了很大降低普遍较高,用户通常需要在产品性能/功能与价格之间进行抉择。选择最佳性价比的产品。

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光纤测温主要功能文献

光纤测温 光纤测温

光纤测温

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光纤测温 1.概述 光导纤维是一种利用光完全内反射原理而传输光的器件。一般光导纤维用 石英玻璃制成,通常有三层:最里面直径仅有几十微米的细芯称芯子,其折射率 为n;外面有一层外径为10 00~20 00μm的包层,其折射率为n2,通常n略小于 n1;芯子和包层一起叫做心线;心线外面为保护层,其折射率为n3,n3≥n2。 这种结构可保证按一定角度入射的光线在芯子和包层的界面发生全反射, 使光线只集中在芯子内向前传输。与温度测量有关的光导纤维的特征参数主要 是数值孔径NA,其表达式为 NA=n0sin θ0=n21-n22(6-32) 式中,n0为空气折射率,其值为1;n1为芯子材料的折射率;n2 为包层材料的折 射率; θ为临界入射角(指保证入射光在芯子和包层界面间发生全反射,从而集 中在芯子内部向前传输的最大入射角) 。 NA大,表示可以在较大入射角范围内输入并获得全反射光;它与心线直径

光纤测温原理 光纤测温原理

光纤测温原理

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测温原理 光源发出的光经放大后, 由光纤到达传感器热敏材料部分; 每一个传感器反射回一个与自身温度相对应的 窄谱脉冲光信号;信号处理部分对返回信号列进行滤波采样和分析,从而确定每一个传感器的温度。 主要应用于:①开关设备②石化油罐③电缆接头④开关端子⑤变压器⑥地铁、公路隧道⑦发电机组⑧母 排 ⋯⋯ 激光器射出一束光, 通过光学模块调制后进入感温光纤, 通过检测光纤中反射光的信息可得出沿光纤各处 分布的温度信号。同时由于光速为一常数,通过分析光束返回的时间,就可以定位具体的事故发生点。 主要应用于: ①电缆桥架②电缆沟③高压输电线④油罐⑤石油、 天然气管道⑥地铁、 公路隧道⑦矿井 ⋯⋯ 点式测温与分布式测温的特点 点式测温 分布式测温 可以精确定位到某一“点”, 精度更高。 绝缘性好, 不存在引起短路问题, 测量方式更直接 , 可以直接安 装在带电敏感部位,温度异常马上报警。 连续测温,整个

光纤测温系统的应用

光纤测温系统是一种利用光在光纤中传播的某种特性, 实现实时测量空间温度场分布的新技术, 对光纤沿线场所的温度进行分布式连续检测, 光纤本身就是温度传感器。该技术特别适用于电气设备的温度检测, 并能和消防报警系统配合使用, 对电力系统一次带电设备进行在线温度检测, 它将给变电站的 五遥 监控系统充实新的内容, 在发电厂、变电站中有广阔的应用前景。

1引言

分布式光纤温度传感系统 ( 简称光纤测温系统) 是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统。该系统利用光时域反射( OTDR) 技术、激光拉曼光谱技术, 经波分复用器、光电检测器等对采集的温度信息进行放大、信号处理, 并将温度信息实时显示出来。该技术最早于 1981 年由英国南安普顿大学提出, 目前, 国外( 主要是英国、日本等国) 已利用激光拉曼光谱效应研制出分布式光纤温度传感器产品, 国内也在积极开展这方面的研究工作, 已经研制成功分布式光纤温度传感器的系列产品, 并在一些工业领域得到了初步应用, 效果非常理想。分布式光纤传感技术具有抗电磁场干扰、信号传输带宽等特点, 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。在电力系统中, 这种光纤传感技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良易产生发热的部位、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。

2光纤温度传感的检测原则

光纤温度传感原理的主要依据是光纤的光时域反射( OTDR: Optical T ime Domain Reflectome try) 原理以及光纤的背向拉曼散射( Raman Scat tering) 温度效应。当一个光脉冲从光纤的一端射入光纤时, 这个光脉冲会沿着光纤向前传播。因光纤内壁类似镜子, 故光脉在传播中的每一点都会产生反射, 反射之中有一小部分的反射光, 其方向正好与入射光的方向相反( 亦可称为背向) 。这种背向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度( 该点的光纤的环境温度) 越高, 反射光的强度也越大。也就是说, 背向反射光的强度可以反映出反射点的温度。利用这个现象, 若能测量出背向反射光的强度, 就可以计算出反射点的温度, 这就是利用光纤测量温度的基本原理。

如用公式来表达: 当频率为 V 0 的激光入射到光纤中, 它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波, 这些后向散射光波中除有一与入射光频率 V 0 相同的很强的中心谱线之外, 在其两侧,还存着( V 0- V) 及( V 0+ V) 的两条谱线。中心谱线为瑞利散射谱线, 低频一侧频率为( V 0-V) 、波长为 s 的谱线称为斯托克斯线( stokes) , 高频一侧频率为( V 0+ V) 、波长为 a 的谱线,称为反斯托克斯线( Anti- stokes) 。根据拉曼散射理论, 在自然拉曼散射条件下, 反斯托克斯光强 Ia 于斯托克斯光强 Is 的比值 R( r) 为

R ( r ) = I a/ Is= ( s/ a) 4ex p ( - hcV 0/ kT ) ( 1)

式中: h普朗克常数;

c真空中的光速;

k波尔兹曼常数;

T绝对温度

从( 1) 式中可以看出, R( r) 仅与温度 T 有关,而与光强、入射条件、光纤几何尺寸及光纤成分无关。据此, 我们可以借助探测反斯托克斯及斯托克斯后向拉曼散射光强之比值来实现温度绝对测量, 利用该原理的温度传感检测原理如图 1 所示。另外, 利用 OTDR 技术, 还可以确定光纤长度损耗和光纤故障点、断点的位置。

图 1 分布式光纤温度传感系统的原理示意图

3 光纤温度传感系统的结构

分布式光纤温度传感系统由激光二极管

( LD) 和驱动器( DRIVER) 、光电检测器( APD) 和

放大器组件( AMP) 、光纤传感回路( OFL) 和信号处理电路、计算机等组成, 如图 2 所示。

图 2 分布式光纤温度传感系统的结构框图

为确保激光二极管功率及峰值波长的稳定,采用半导体在冷低温恒温槽冷却工作。激光脉冲通过耦合器入射到光纤传感回路, 并将光纤传感回路的背向散射回波采集回来, 通过波长甄别模块分成斯托克斯通道和反斯托克斯通道; 光电检测器组件为高灵敏、低噪声硅雪崩二级管组件 (APD) , 为了确保 APD 的稳定工作, 使其在低温恒温槽冷却工作。信号处理电路由高速瞬态平均器和累加器组成, 计算机主要用于温度信号的解调和信号处理、显示。根据用户的需要, 设计软件和界面。

4系统特点

4. 1 实现温度监测对象由于其他原因过热故障的早期预测, 防患于未然。

4. 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。

4. 3 具有 CRT 显示器, 直观显示温度监测对象的具体位置及名称, 实时连续的温度监测, 保存历史数据, 以便作日后积累的经验和事故分析的依据。

4. 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, 联结站内局域网的计算机可同样具有温度显示和报警功能, 安装于主控室的主机和联网的计算机能够自动显示相应的报警提示。

4. 5 分布式光纤温度传感器是最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。

4. 6 分布式光纤温度传感系统作为传统揽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。实现了传统式温度测量无法实现的诸多功能和现场无法解决的问题。

5 光纤测温系统和传统式传感器的性能比较

比较内容分布式光纤传感系统传统传感器

传感分布特性检测点连续, 可以全面检测被监视对象的各点的情检测点间断, 只有检测探头接触的点, 才能被检

况。检测范围大( 几公里至几十公里) 。测。检测范围小。

探头光纤, 抗干扰性能强, 绝缘性能好, 无击穿、烧毁等电子传感器, 有电路通道, 极易受电磁干扰, 对与

问题。高压设备的绝缘要求特别高。检修维护很难。

检测信号输出光信号, 不受电力设备的电磁干扰。弱电信号, 极易受到电磁干扰。

信号通道光纤, 探头与信号通道一体, 不怕干扰, 不怕高压,电路, 对与高压设备的绝缘要求特别高。检修维

系统简单安全。护很难。

检测: 光电技术检测: 模拟电子

信号处理技术传输: 光信号传输: 弱电信号

处理: 高速数字技术处理: 数字技术

系统可靠性由于系统精练, 可靠性很高。可靠性低, 受探头、信号传输通道、主机等全部设

备影响。

施工、安装方便, 能在细小的夹缝、易燃、易爆、有毒、有害、恶不方便, 许多地方无法实施甚至无法安装; 布线

劣环境下安装; 布线简单; 基本不需要维护。复杂; 维护困难。

不带电, 抗射频和电磁干扰、防燃、防爆、抗腐蚀、耐早期技术, 过去应用广泛。在许多特殊环境下无

其它特点高压和强电磁场、耐辐射, 能在各种有害的环境中

法使用。

工作。

6光纤温度传感系统的性能及技术指标

介绍该系统的主要技术性能指标。如表 2 所示。

表 2分布式光纤温度传感系统的性能指标

性能指标台式便 携 式

测温范围- 30~ 120( 普通外套的光纤)

- 170~ 500( 特殊外套的光纤)

测温精度最小 1, 平均 2

测量距离2km ( 典型)可定制长达 10km 距离的系统

空间分辨率2. 5m, 使用光纤绕组为 5cm

系统硬件配置主机+ 测温光纤+ 计算机( 选购)主机( 内置工控机和液晶显示屏) + 测温光纤

光纤型号: 62. 5/ 125GI 光纤( 通信光纤的标准型号之一)

光纤的规格外套规格: 普通型: 有外径为 0. 25mm、0. 90mm 和 3mm 的塑料管三种。

特殊型: 外径为 3mm 的不锈钢管

系统功能扩展可以选用光纤切换模块同时检测多路测温光纤

表 2 可知, 分布式光纤温度传感系统的测温范围很大, 采用特殊外套的光纤其范围可达到-~ 500 , 可以满足绝大多数工业环境的温度检测。其测温精度可以达到数公里, 但是选用的光纤却不是特殊类型的产品, 仅为普通的通讯用光纤, 这样, 该系统也就具备了较高的性能价格比。

7 光纤温度传感系统在电力系统的应用

1 , 测量的距离分布式光纤温度传感系统自投产以来, 主要应用于电力系统、建筑、化工、油田以至海洋开发等领域, 并已取得大量可信可靠的应用业绩。近两年来, 由广州羊城科技实业有限公司研制生产的分布式光纤温度传感系统在国内电力系统的变电站、发电厂已经陆续使用, 获得了良好的效果。

7. 1 光纤温度传感系统在电气设备温度监测方面的特点

7. 1. 1 光纤测温是一个连续的实时监测系统, 可以测量和记录任何时刻的温度, 并可以设置多个报警点。另外, 光纤测温还可以根据环境温度的不同, 对报警点温度进行自动修正。而目前火灾报警系统中常用的感温电缆只能设置一个报警点, 如要改变报警温度, 则只能改换另外一种规格, 不能作到报警点温度的任意设置。

7. 1. 2 光纤测温可以对电气配电装置的母排、动力电缆的接头等部位进行 零距离 监测。其构成原理决定了它不会受到电磁干扰的影响, 也不会对电气设备的正常运行带来任何负面的影响。 7. 1. 3 通过采用不同的外护套材料, 光纤温度传感系统可以适应各种工作环境。

7. 2光纤温度传感系统在电力系统中的应用

光纤测温在电力系统的应用范围, 归纳起来包括以下几个方面。

7. 2. 1 电力电缆的表面温度及电缆密集区域的温度监测监控

可以应用在发电厂、变电站的电缆夹层、电缆沟道、大型电缆隧道( 例如广州珠江新城 3. 8km 的地下电缆隧道) 的温度监测和监控。对电力电缆的监护, 可以将测温光纤贴在电缆的表面, 在取得了电缆表面数据后, 将电缆的负荷电流同时描成一组相关曲线, 并从电流值推算出芯线导体的温度系数, 从表面温度变化与导体温度变化之差 ( 相同时刻作比较) 便可以求出表面温度与运行负荷电流的相关关系, 并以此来支持供电系统的安全运行。

另外, 在诸如大型电缆隧道等场合, 其内部环境温度的高低对保证电缆的正常运行有很大关系, 采用光纤温度传感系统后, 可以对其进行分布式连续监测, 如有必要甚至可以与通风、空调开关柜内的电缆接头、10kV 、35kV 高压开关柜动静触头及电气设备的连接头是易出故障的薄弱环节, 原因是该部位接触不良, 接触电阻较大,在大电流情况下该处热功率很大, 其结果是接头发热严重, 加剧接触面氧化, 使得接触电阻进一步增大, 形成恶性循环, 发展到一定阶段后, 则会造成严重的故障, 破坏供电的安全可靠。而采用光纤测温, 则可以将光纤缠绕在接头上, 实时监测其温度, 在演变成事故前, 及早发现并采取处理措施。

7. 2. 3 发电厂、变电站的环境温度检测及火灾报警系统

光纤测温系统因可以实时长期监测温度, 并自动将所检测数据寄存于电脑, 故可以做到温度变化的差动监测。更可以提前做出过热预报, 亦即火灾早期报警, 这更是一般的热源传感器或烟雾传感器等报警方式难以胜任的, 另外, 本系统还可以与火灾报警系统联动使用, 在达到设定的报警条件时, 启动消防系统。

7. 2. 4其它

可以预计的场合还包括: 各种大、中型发电机、变压器、电动机的温度分布测量、热动保护以及故障诊断; 火力发电厂的加热系统、蒸汽管道、输油管道的温度和故障点检测; 地热电站和户内封闭式变电站的设备温度监测等等。

8结束语

光纤温度传感作为一种高新技术在国内已经开始推广应用。我们相信随着电力系统广大工程技术人员对该技术的熟悉了解, 该技术必将对电力系统的安全运行作出贡献。

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光纤测温系统的应用你知道吗?

光纤测温系统是一种利用光在光纤中传播的某种特性, 实现实时测量空间温度场分布的新技术, 对光纤沿线场所的温度进行分布式连续检测, 光纤本身就是温度传感器。该技术特别适用于电气设备的温度检测, 并能和消防报警系统配合使用, 对电力系统一次带电设备进行在线温度检测, 它将给变电站的 五遥 监控系统充实新的内容, 在发电厂、变电站中有广阔的应用前景。

1引言

分布式光纤温度传感系统 ( 简称光纤测温系统) 是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统。该系统利用光时域反射( OTDR) 技术、激光拉曼光谱技术, 经波分复用器、光电检测器等对采集的温度信息进行放大、信号处理, 并将温度信息实时显示出来。该技术最早于 1981 年由英国南安普顿大学提出, 目前, 国外( 主要是英国、日本等国) 已利用激光拉曼光谱效应研制出分布式光纤温度传感器产品, 国内也在积极开展这方面的研究工作, 已经研制成功分布式光纤温度传感器的系列产品, 并在一些工业领域得到了初步应用, 效果非常理想。分布式光纤传感技术具有抗电磁场干扰、信号传输带宽等特点, 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。在电力系统中, 这种光纤传感技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良易产生发热的部位、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。

2光纤温度传感的检测原则

光纤温度传感原理的主要依据是光纤的光时域反射( OTDR: Optical T ime Domain Reflectome try) 原理以及光纤的背向拉曼散射( Raman Scat tering) 温度效应。当一个光脉冲从光纤的一端射入光纤时, 这个光脉冲会沿着光纤向前传播。因光纤内壁类似镜子, 故光脉在传播中的每一点都会产生反射, 反射之中有一小部分的反射光, 其方向正好与入射光的方向相反( 亦可称为背向) 。这种背向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度( 该点的光纤的环境温度) 越高, 反射光的强度也越大。也就是说, 背向反射光的强度可以反映出反射点的温度。利用这个现象, 若能测量出背向反射光的强度, 就可以计算出反射点的温度, 这就是利用光纤测量温度的基本原理。

如用公式来表达: 当频率为 V 0 的激光入射到光纤中, 它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波, 这些后向散射光波中除有一与入射光频率 V 0 相同的很强的中心谱线之外, 在其两侧,还存着( V 0- V) 及( V 0+ V) 的两条谱线。中心谱线为瑞利散射谱线, 低频一侧频率为( V 0-V) 、波长为 s 的谱线称为斯托克斯线( stokes) , 高频一侧频率为( V 0+ V) 、波长为 a 的谱线,称为反斯托克斯线( Anti- stokes) 。根据拉曼散射理论, 在自然拉曼散射条件下, 反斯托克斯光强 Ia 于斯托克斯光强 Is 的比值 R( r) 为

R ( r ) = I a/ Is= ( s/ a) 4ex p ( - hcV 0/ kT ) ( 1)

式中: h普朗克常数;

c真空中的光速;

k波尔兹曼常数;

T绝对温度

从( 1) 式中可以看出, R( r) 仅与温度 T 有关,而与光强、入射条件、光纤几何尺寸及光纤成分无关。据此, 我们可以借助探测反斯托克斯及斯托克斯后向拉曼散射光强之比值来实现温度绝对测量, 利用该原理的温度传感检测原理如图 1 所示。另外, 利用 OTDR 技术, 还可以确定光纤长度损耗和光纤故障点、断点的位置。

图 1 分布式光纤温度传感系统的原理示意图

3 光纤温度传感系统的结构

分布式光纤温度传感系统由激光二极管

( LD) 和驱动器( DRIVER) 、光电检测器( APD) 和

放大器组件( AMP) 、光纤传感回路( OFL) 和信号处理电路、计算机等组成, 如图 2 所示。

图 2 分布式光纤温度传感系统的结构框图

为确保激光二极管功率及峰值波长的稳定,采用半导体在冷低温恒温槽冷却工作。激光脉冲通过耦合器入射到光纤传感回路, 并将光纤传感回路的背向散射回波采集回来, 通过波长甄别模块分成斯托克斯通道和反斯托克斯通道; 光电检测器组件为高灵敏、低噪声硅雪崩二级管组件 (APD) , 为了确保 APD 的稳定工作, 使其在低温恒温槽冷却工作。信号处理电路由高速瞬态平均器和累加器组成, 计算机主要用于温度信号的解调和信号处理、显示。根据用户的需要, 设计软件和界面。

4系统特点

4. 1 实现温度监测对象由于其他原因过热故障的早期预测, 防患于未然。

4. 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。

4. 3 具有 CRT 显示器, 直观显示温度监测对象的具体位置及名称, 实时连续的温度监测, 保存历史数据, 以便作日后积累的经验和事故分析的依据。

4. 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, 联结站内局域网的计算机可同样具有温度显示和报警功能, 安装于主控室的主机和联网的计算机能够自动显示相应的报警提示。

4. 5 分布式光纤温度传感器是最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。

4. 6 分布式光纤温度传感系统作为传统揽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。实现了传统式温度测量无法实现的诸多功能和现场无法解决的问题。

表 2 可知, 分布式光纤温度传感系统的测温范围很大, 采用特殊外套的光纤其范围可达到-~ 500 , 可以满足绝大多数工业环境的温度检测。其测温精度可以达到数公里, 但是选用的光纤却不是特殊类型的产品, 仅为普通的通讯用光纤, 这样, 该系统也就具备了较高的性能价格比。

7 光纤温度传感系统在电力系统的应用

1 , 测量的距离分布式光纤温度传感系统自投产以来, 主要应用于电力系统、建筑、化工、油田以至海洋开发等领域, 并已取得大量可信可靠的应用业绩。近两年来, 由广州羊城科技实业有限公司研制生产的分布式光纤温度传感系统在国内电力系统的变电站、发电厂已经陆续使用, 获得了良好的效果。

7. 1 光纤温度传感系统在电气设备温度监测方面的特点

7. 1. 1 光纤测温是一个连续的实时监测系统, 可以测量和记录任何时刻的温度, 并可以设置多个报警点。另外, 光纤测温还可以根据环境温度的不同, 对报警点温度进行自动修正。而目前火灾报警系统中常用的感温电缆只能设置一个报警点, 如要改变报警温度, 则只能改换另外一种规格, 不能作到报警点温度的任意设置。

7. 1. 2 光纤测温可以对电气配电装置的母排、动力电缆的接头等部位进行 零距离 监测。其构成原理决定了它不会受到电磁干扰的影响, 也不会对电气设备的正常运行带来任何负面的影响。 7. 1. 3 通过采用不同的外护套材料, 光纤温度传感系统可以适应各种工作环境。

7. 2光纤温度传感系统在电力系统中的应用

光纤测温在电力系统的应用范围, 归纳起来包括以下几个方面。

7. 2. 1 电力电缆的表面温度及电缆密集区域的温度监测监控

可以应用在发电厂、变电站的电缆夹层、电缆沟道、大型电缆隧道( 例如广州珠江新城 3. 8km 的地下电缆隧道) 的温度监测和监控。对电力电缆的监护, 可以将测温光纤贴在电缆的表面, 在取得了电缆表面数据后, 将电缆的负荷电流同时描成一组相关曲线, 并从电流值推算出芯线导体的温度系数, 从表面温度变化与导体温度变化之差 ( 相同时刻作比较) 便可以求出表面温度与运行负荷电流的相关关系, 并以此来支持供电系统的安全运行。

另外, 在诸如大型电缆隧道等场合, 其内部环境温度的高低对保证电缆的正常运行有很大关系, 采用光纤温度传感系统后, 可以对其进行分布式连续监测, 如有必要甚至可以与通风、空调开关柜内的电缆接头、10kV 、35kV 高压开关柜动静触头及电气设备的连接头是易出故障的薄弱环节, 原因是该部位接触不良, 接触电阻较大,在大电流情况下该处热功率很大, 其结果是接头发热严重, 加剧接触面氧化, 使得接触电阻进一步增大, 形成恶性循环, 发展到一定阶段后, 则会造成严重的故障, 破坏供电的安全可靠。而采用光纤测温, 则可以将光纤缠绕在接头上, 实时监测其温度, 在演变成事故前, 及早发现并采取处理措施。

7. 2. 3 发电厂、变电站的环境温度检测及火灾报警系统

光纤测温系统因可以实时长期监测温度, 并自动将所检测数据寄存于电脑, 故可以做到温度变化的差动监测。更可以提前做出过热预报, 亦即火灾早期报警, 这更是一般的热源传感器或烟雾传感器等报警方式难以胜任的, 另外, 本系统还可以与火灾报警系统联动使用, 在达到设定的报警条件时, 启动消防系统。

7. 2. 4其它

可以预计的场合还包括: 各种大、中型发电机、变压器、电动机的温度分布测量、热动保护以及故障诊断; 火力发电厂的加热系统、蒸汽管道、输油管道的温度和故障点检测; 地热电站和户内封闭式变电站的设备温度监测等等。

8结束语

光纤温度传感作为一种高新技术在国内已经开始推广应用。我们相信随着电力系统广大工程技术人员对该技术的熟悉了解, 该技术必将对电力系统的安全运行作出贡献。

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华瑞通科技:分布式光纤测温系统技术原理

分布式光纤测温系统技术原理:

分布式光纤温度系统DTS是基于光纤拉曼散射现象。激光器光源发出的光脉冲与光纤分子相互作用,发生散射,散射光有多种类型,如:瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等;其中拉曼散射是光纤分子的热振相关联的,因而对温度有敏感,可以用来进行温度测量。在光纤中,散射信号是连续的,通过使用高速信号采集技术测量入射光和拉曼散射光之间的时间间隔,可以得到拉曼散射光发生的位置,由于拉曼散射光对温度敏感,所以可以沿着光纤测量到相应的温度分布.

优势与特点:

光纤本身为传感器,同时传输信号和感知温度。系统安装方便,只需将光缆敷设在隧道顶部。分布式连续测量,一条光纤测量上千点温度。光纤使用寿命长,几十年免维护。沿光纤全线测量温度,误报、漏报率很小。光纤能在恶劣的环境下工作,系统稳定可靠。光信号测量,抗电磁干扰,绝缘,防雷,防爆。多路温度测量:1-8路。灵敏度高,测量准确,定位精度到1m。测量速度快,1KM距离的最小测量时间仅5秒。

分布式光纤测温是一种实时测量空间温度场分布的新兴技术,由于它在测量分布式温度上的独特之处,该技术在油田油井温度场测量有很大的应用前景。使用分布式光纤测温系统进行温度探测,能实时、有效地对油田油井内等区域的温度、火灾进行可靠的监视及预警、报警,尽可能将火灾消除在萌芽状态,避免或降低灾害情况下造成的人员和财产损失。分布式光纤测温系统可以直接接入消防监控系统,通过数据接口直接读取测温主机的实时温度信息。监控区域火灾情况下,将由消防监控系统统一协调各相关系统进行救灾。

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