分布式光纖測溫系統(tǒng)功能及原理介紹

分布式光纖測溫系統(tǒng)功能及原理介紹

分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)檢測原理

分布式光纖測溫系統(tǒng),其原理是隨著檢測點(diǎn)溫度的變化,施加脈沖激光后在光纖中反方向散射出的Raman散射光的強(qiáng)度也發(fā)生變化,隨后這些散射回的光在濾波后進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,此過程是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成了電信號(hào),同時(shí)將電信號(hào)進(jìn)行放大,再經(jīng)過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化,通過信號(hào)處理器輸出數(shù)據(jù)。Raman散射光波的散射速度是一定的,通過計(jì)算散射波傳回的時(shí)間來換算出監(jiān)測點(diǎn)的位置。當(dāng)在光纖中施加一定脈沖激光后,激光光子具有能量,其與分子相互作用后分子會(huì)被激發(fā)并釋放出一定能量,之間的能量差造成釋放的光子的頻率發(fā)生改變,通過感應(yīng)這種能量的變化顯示信號(hào)的變化,進(jìn)而計(jì)算出監(jiān)測點(diǎn)溫度的變化情況。

 

光纖傳導(dǎo)原理

光纖傳導(dǎo),就是光在光導(dǎo)纖維中傳導(dǎo),在此過程中實(shí)現(xiàn)了信息的傳輸。在物理學(xué)中可以了解到光傳播過程中發(fā)生傳播介質(zhì)的變化,傳播介質(zhì)折射率不相等時(shí)會(huì)發(fā)生反射、折射。為了保證信息傳輸損失最小,要實(shí)現(xiàn)光波在光纖中的全反射,而激光能量集中具有單色性、方向性,因此可以作為該課題的光源。考慮到光纖色散現(xiàn)象,設(shè)計(jì)了較短的光纖長度,盡量使光纖平直以降低能量損耗,并選擇固定頻率的激光發(fā)射器。目前的光導(dǎo)纖維大多數(shù)采用石英為原料,為了加強(qiáng)Raman散射使用了特殊數(shù)據(jù)光纖,并加入少量高濃度的鍺。

分布式光纖測溫系統(tǒng)硬件及軟件系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件的優(yōu)化是改進(jìn)測溫系統(tǒng)的基礎(chǔ),其中包括傳感光纖、光電轉(zhuǎn)換裝置、信息處理器以及計(jì)算機(jī)。第一,對傳感光纖進(jìn)行改進(jìn),試驗(yàn)中為了保證Raman散射信號(hào)的傳輸,在石英光纖中加入鍺,并縮短光纖的長度且盡量使其平直。第二,采用體積小,在較高溫度和磁干擾環(huán)境中穩(wěn)定性高的激光發(fā)射器。第三,使用高增益的雪崩光電管(APD)替換一般情況下常用的光電二極管(PIN),選取接近雪崩擊穿點(diǎn)附近的最佳工作點(diǎn),既要保證信號(hào)的增益效果,又要維持光電轉(zhuǎn)換器的靈敏度。第四,優(yōu)化信號(hào)放大電路,強(qiáng)化電路的選頻能力,提高信號(hào)的分辨能力和放大能力,同時(shí)盡量減小功耗。

系統(tǒng)的硬件是基礎(chǔ),系統(tǒng)軟件是檢測環(huán)節(jié)中不可或缺的關(guān)鍵。在高壓開關(guān)柜中的溫度變化是時(shí)刻都在發(fā)生的,因此要采用實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù),根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置溫度預(yù)警值,及時(shí)監(jiān)控處理可能發(fā)生的危險(xiǎn),記錄每個(gè)工作日的溫度變化情況,綜合分析處理,將危險(xiǎn)扼殺在搖籃之中。使用Windows系統(tǒng)和SQL數(shù)據(jù)庫,綜合數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)查詢、實(shí)時(shí)監(jiān)控、信號(hào)報(bào)警等多項(xiàng)功能,并且能夠檢測系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題,考慮所有可能發(fā)生的故障。

分布式光纖系統(tǒng)的測溫系統(tǒng)原理,該系統(tǒng)可以連續(xù)地對柜內(nèi)進(jìn)行溫度定點(diǎn)監(jiān)測,準(zhǔn)確測量被測點(diǎn)的溫度變化。為開關(guān)柜的預(yù)防性檢修提供了依據(jù),減少了安全隱患。