光纖測(cè)溫原理介紹

光纖測(cè)溫原理介紹第一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日高新科技產(chǎn)品分布式光纖溫度檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)廣州市億力電氣科技有限公司第二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日內(nèi)容1、原理2、性能3、特點(diǎn)4、應(yīng)用領(lǐng)域第三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日概念*喇曼散射：當(dāng)光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，除光的透射和光的吸收外，還有光的散射。在散射光中除了包括原來(lái)的入射光的頻率外（瑞利散射），還包括一些新的頻率，這種產(chǎn)生新頻率的散射稱為喇曼散射。*斯托克斯（stokes）光：在喇曼散射中把頻率小于入射光頻率的光稱為斯托克斯光。*反斯托克斯（anti-stokes）光：在喇曼散射中把頻率大于入射光頻率的光稱為反斯托克斯光。第四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日

光纖傳感的原理

原理介紹-1E外部參量：電壓電流磁場(chǎng)溫度壓力拉力光纖()光波的性質(zhì)：振幅波長(zhǎng)（頻率）偏振相位本征型的光纖傳感傳光型的光纖傳感第五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖溫度傳感的原理原理介紹-2激光脈沖后向散射光強(qiáng)光纖aos

波長(zhǎng)后向散射光強(qiáng)

時(shí)間距離=1/2時(shí)間光速a.本征型的光纖傳感b.利用光在光纖中的喇曼散射改變光波波長(zhǎng)的特性c.喇曼散射信號(hào)的強(qiáng)弱與溫度有關(guān)d.利用光時(shí)域反射技術(shù)實(shí)現(xiàn)距離定位第六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日利用背向喇曼散射測(cè)量溫度的原理示意圖溫度測(cè)量原理原理介紹-3第七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖溫度傳感的原理原理框圖：信號(hào)處理電路激光二極管輸入脈沖后向喇曼散射信號(hào)光電探測(cè)器光纖2km(GI62.5/125)計(jì)算機(jī)耦合器光纖濾波器光電探測(cè)器信號(hào)放大電路參考信號(hào)原理介紹-4第八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-----高科技的結(jié)晶系統(tǒng)增益要求：>109系統(tǒng)帶寬要求：>100MHz

系統(tǒng)可靠性要求：

高增益、高速模擬器件與模塊的抗干擾和長(zhǎng)期穩(wěn)定工作 濾波及高速數(shù)據(jù)處理：光學(xué)濾波及數(shù)字濾波原理介紹-5第九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)全光纖的光學(xué)濾波技術(shù)采用進(jìn)口最先進(jìn)的光學(xué)濾光片 原理介紹-6第十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日高速信號(hào)采集和信號(hào)處理技術(shù)

核心芯片采用90年代的愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈器件核心技術(shù)采用世界最先進(jìn)的DSP數(shù)據(jù)處理技術(shù)原理介紹-7第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日

在噪聲信號(hào)的大海中準(zhǔn)確打撈針頭大的有用信號(hào)，方顯高科技的威力和科技人才的智慧；高精度恒溫技術(shù)確保系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確，奇特的設(shè)計(jì)思路和精妙的設(shè)計(jì)方案展現(xiàn)了留學(xué)博士和高級(jí)工程師的才華；知識(shí)專家與應(yīng)用專家的默契配合使得知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力；

原理介紹-8第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日世界領(lǐng)先技術(shù)目前世界上僅有四個(gè)國(guó)家研制成該產(chǎn)品（美國(guó)、德國(guó)、日本、中國(guó)），世界四強(qiáng)之一原理介紹-9第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日產(chǎn)品性能指標(biāo)分布式光纖傳感系統(tǒng)

顯示方式：溫度隨距離的變化

可根據(jù)用戶要求，把光纖的長(zhǎng)度按所在區(qū)域分段，以直觀的圖形界面顯示特定被測(cè)溫對(duì)象的溫度

有過(guò)熱或過(guò)冷報(bào)警功能,報(bào)警方式靈活多樣,具有預(yù)警功能.性能介紹1第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖傳感系統(tǒng)產(chǎn)品性能指標(biāo)

測(cè)溫精度：取決于噪聲水平

采樣6秒：<3oC采樣8秒：<2oC采樣12秒：<1oC20oC30oC0m500m1000m1500m2000m20oC30oC0m500m1000m1500m2000m20oC30oC0m500m1000m1500m2000m性能介紹2第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日產(chǎn)品性能指標(biāo)分布式光纖傳感系統(tǒng)

空間分辨率：取決于最短感溫光纖長(zhǎng)度

性能介紹3第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日產(chǎn)品性能指標(biāo)分布式光纖傳感系統(tǒng)

測(cè)溫范圍：取決于光纖的耐溫范圍

普通光纖：-40oC~240oC特殊光纖：-170oC~600oC性能介紹4第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日系統(tǒng)組成

1、測(cè)溫主機(jī)2、感溫光纖3、工控電腦測(cè)溫主機(jī)：分布式光纖感溫故障檢測(cè)主機(jī)EL2000-DTS-Ⅲ感溫光纖：62.5/125微米/3（芯線/包層）漸變折射通訊多模光纖，衰減<0.6分貝/公里，波長(zhǎng)1300納米。工作站（工控機(jī)）：名牌工控機(jī)。本地工作站RS232串口通訊n根2km光纖測(cè)溫主機(jī)第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日運(yùn)行部供電局MIS局域網(wǎng)中心調(diào)度室生產(chǎn)局長(zhǎng)總工程師安檢部本地監(jiān)控系統(tǒng)或本地通信系統(tǒng)……12345nnn省局MIS局域網(wǎng)地調(diào)生計(jì)檢修領(lǐng)導(dǎo)安檢……第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日特點(diǎn)光纖為傳感元件

電絕緣性好

光路有可繞曲性

抗電磁干擾分布式光纖傳感系統(tǒng)特點(diǎn)介紹1第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日

防爆

體積小

耗電少

耐腐蝕特點(diǎn)光纖為傳感元件分布式光纖傳感系統(tǒng)

重量輕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單特點(diǎn)介紹2第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日空間分辨率：<2m測(cè)溫精度:1oC

測(cè)溫范圍：-150oC~300oC點(diǎn)式熱電偶測(cè)溫分布式光纖測(cè)溫溫度距離距離溫度特點(diǎn)分布式的傳感模式分布式光纖傳感系統(tǒng)特點(diǎn)介紹3第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日

狀態(tài)檢修的是設(shè)備檢修的發(fā)展方向，在線檢修是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。高效的狀態(tài)(預(yù)測(cè)性)檢修降低了大修費(fèi)用，通過(guò)趨勢(shì)分析減少非計(jì)劃性停車和檢修。生產(chǎn)效率提高，成本下降。特點(diǎn)具有在線檢修的功能分布式光纖傳感系統(tǒng)特點(diǎn)介紹4第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日比較內(nèi)容分布式光纖傳感系統(tǒng)傳統(tǒng)傳感器傳感器分布特性檢測(cè)點(diǎn)連續(xù)，可以全面檢測(cè)被監(jiān)視對(duì)象的各點(diǎn)的情況。檢測(cè)范圍大。檢測(cè)點(diǎn)間斷，只有檢測(cè)探頭接觸的點(diǎn)，才能被檢測(cè)。檢測(cè)范圍小。探頭光纖，不怕干擾，不怕高壓，沒(méi)有擊穿、燒毀等擔(dān)心。電子傳感器，有電路通道，極易受電磁干擾，對(duì)與高壓設(shè)備的絕緣要求特別高。檢修維護(hù)很難。檢測(cè)信號(hào)輸出光信號(hào)，不受電力設(shè)備的電磁干擾。弱電信號(hào)，極易受到電磁干擾。信號(hào)通道光纖，探頭與信號(hào)通道一體，不怕干擾，不怕高壓，系統(tǒng)簡(jiǎn)單安全。電路，對(duì)與高壓設(shè)備的絕緣要求特別高。檢修維護(hù)很難信號(hào)處理技術(shù)檢測(cè)：光電技術(shù)；傳輸：光信號(hào)處理：高速數(shù)字技術(shù)檢測(cè)：模擬電子；傳輸：弱電信號(hào)處理：數(shù)字技術(shù)；系統(tǒng)可靠性高，取決于主機(jī)。低，受探頭、信號(hào)傳輸通道、主機(jī)等全部設(shè)備影響。其他特點(diǎn)不帶電，抗射頻和電磁干擾、防燃、防爆、抗腐蝕、耐高壓和強(qiáng)電磁場(chǎng)、耐輻射，能在各種有害的環(huán)境中工作。成熟、廣泛應(yīng)用。特點(diǎn)介紹5分布式光纖傳感系統(tǒng)和傳統(tǒng)傳感器的性能比較

第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日光纖分布式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與傳統(tǒng)線形感溫材料的技術(shù)比較特點(diǎn)介紹6

光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)線性感溫產(chǎn)品報(bào)警方式可綜合利用設(shè)置多級(jí)溫度報(bào)警/溫升速率/溫升趨勢(shì)來(lái)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，可在任何時(shí)間準(zhǔn)確顯示任何一點(diǎn)的溫度狀態(tài)，在火災(zāi)發(fā)生前早期預(yù)警固定溫度報(bào)警點(diǎn)；被動(dòng)等待設(shè)定的報(bào)警溫度；報(bào)警往往已形成火災(zāi)事故判斷智能化的系統(tǒng)，準(zhǔn)確及時(shí)判斷溫度變化的類型，顯示事故點(diǎn)溫度讀數(shù)及位置。（精度：±0.5℃-±2℃，1m-4m）無(wú)附加特定裝置時(shí)不能準(zhǔn)確確定事故點(diǎn)位置，只能判斷火警區(qū)域。無(wú)法反映溫度資料。

使用及維護(hù)長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)（10公里或更長(zhǎng)）用一根光纜即可完成，利用軟件分區(qū)，系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單可靠，免維護(hù)監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度有限，多路部線分區(qū)，系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，故障率高，難以維護(hù)長(zhǎng)期使用達(dá)到報(bào)警點(diǎn)后利用軟件復(fù)位，不損傷光纜，并因其材料特殊，壽命極長(zhǎng)

報(bào)警后系統(tǒng)損傷，不可重復(fù)使用以及采用的材料的原因，使其壽命較短安全可靠不受電磁干擾，綜合智能判斷，無(wú)誤報(bào)。因其不帶電，故使用于特殊危險(xiǎn)場(chǎng)合因其絕緣皮老化和電磁的干擾等諸多因素的緣故，經(jīng)常產(chǎn)生誤報(bào)，并因其帶電，故不適用于特殊危險(xiǎn)場(chǎng)合安裝

安裝較復(fù)雜。新增電纜的擴(kuò)容安裝難度大安裝非常簡(jiǎn)單，可安裝到縫隙、小孔、高電壓、強(qiáng)電磁場(chǎng)、高溫、高壓強(qiáng)、有毒、易燃、易爆、腐蝕性環(huán)境第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖傳感系統(tǒng)如果需要測(cè)量幾千米的范圍內(nèi)、多達(dá)幾千個(gè)點(diǎn)的溫度，只需要一條普通的光纖和一臺(tái)小型儀器，就可以解決問(wèn)題！分布式光纖溫度檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)介紹7第二十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖傳感系統(tǒng)

應(yīng)用領(lǐng)域：大型產(chǎn)、輸、變電設(shè)施的分布式狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用介紹1第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日地下高壓電纜的分布式溫度監(jiān)測(cè)。對(duì)局部放電進(jìn)行監(jiān)測(cè)定位，定位精度可達(dá)2m,遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)的電纜局部放電定位方法(約500m)。分布式光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用舉例應(yīng)用介紹2第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日變電站的一次運(yùn)行設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用介紹3第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日高壓電纜在線溫度監(jiān)測(cè)應(yīng)用介紹4第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日發(fā)電廠運(yùn)行設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用介紹5第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日

局部放電通常會(huì)引起局部溫度上升。

傳統(tǒng)的電子技術(shù)由于發(fā)電機(jī)內(nèi)部強(qiáng)大的電磁干擾(通常干擾信號(hào)的幅度比放電信號(hào)大上百倍)而遇到許多的困難。

停機(jī)檢測(cè)往往不能再現(xiàn)真實(shí)的放電情況。

使用分布式光纖溫度傳感的在線檢測(cè)技術(shù)能夠解決問(wèn)題。分布式光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用舉例大型發(fā)電機(jī)定子繞組局部放電故障的在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用介紹6第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日

及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除絕緣薄弱現(xiàn)象

避免短路引起的火災(zāi)

避免放電引起的瓦斯爆炸分布式光纖傳感系統(tǒng)煤礦井下供電電纜(6kV)絕緣狀況的在線監(jiān)測(cè)。應(yīng)用舉例應(yīng)用介紹7第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日大型糧倉(cāng)、油庫(kù)分布式光纖傳感系統(tǒng)化工廠應(yīng)用介紹8第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日大型混凝土建筑結(jié)構(gòu)的溫度和應(yīng)力分布傳感分布式光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用介紹9水壩、江河大堤、橋梁的應(yīng)力分布監(jiān)測(cè)第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用介紹11地鐵溫度在線監(jiān)測(cè)第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用介紹12隧道溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日分布式光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用介紹14地下鐵路沿線溫度監(jiān)測(cè)第三十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日路面結(jié)冰狀態(tài)的檢測(cè)分布式光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用介紹15第三十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日總結(jié)

*是一種優(yōu)于感溫電纜、金屬熱電偶、紅外測(cè)溫儀、紅外熱成像儀等測(cè)溫方式的新型實(shí)時(shí)在線監(jiān)控系統(tǒng)。*是無(wú)人值守變電站溫度監(jiān)測(cè)的全面解決方案。*代表測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展方向。第四十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日該系統(tǒng)與感溫電纜的比較原理：本纜式線型定溫電纜內(nèi)，由兩根彈性鋼絲上包熱敏絕緣材料，然后絞對(duì)成型。當(dāng)電纜某一部位溫度上長(zhǎng)超過(guò)額定動(dòng)作溫度時(shí)，受熱部位熱敏絕緣材料絕緣性能被破壞，鋼絲發(fā)生短路以指示火警的發(fā)生。第四十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日缺點(diǎn)：

1、在潮濕、水中、油中及有毒、有害的化學(xué)環(huán)境下無(wú)法使用，對(duì)環(huán)境條件要求高2、熱敏材料是有機(jī)物易老化，性能不穩(wěn)定，誤報(bào)率高3、一次性使用，維護(hù)和投資巨大，現(xiàn)在雖然有可重復(fù)性的感溫電纜，但重復(fù)性非常有限，且性能不穩(wěn)定4、精度低5、事前沒(méi)有任何數(shù)據(jù)積累功能，不能作到設(shè)備、電纜溫度出現(xiàn)異常過(guò)程中的預(yù)告，不能為用戶提供數(shù)據(jù)分析和趨勢(shì)分析，不能實(shí)現(xiàn)真正的在線檢測(cè)功能，無(wú)法最終達(dá)到狀態(tài)檢修的目標(biāo)第四十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日6、報(bào)警設(shè)置靈活性很差，只能選用不同型號(hào)的感溫電纜（溫度設(shè)定為固定值）7、比較硬，不易安裝和維護(hù)，如在電器柜、小空間、夾縫等8、絕緣性能差，高壓帶電體根本無(wú)法測(cè)試9、無(wú)法判斷和區(qū)分由于磕碰、鼠咬、擠壓造成損壞與溫度造成的損壞，無(wú)法判別和區(qū)分非火災(zāi)因素造成的短路引起的故障10、電路復(fù)雜、