分布式光纖測溫系統功能及原理介紹

分布式光纖溫度監測系統檢測原理

分布式光纖測溫系統,其原理是隨著檢測點溫度的變化,施加脈沖激光后在光纖中反方向散射出的Raman散射光的強度也發生變化,隨后這些散射回的光在濾波后進行光電轉換,此過程是將光信號轉變成了電信號,同時將電信號進行放大,再經過系統轉化,通過信號處理器輸出數據。Raman散射光波的散射速度是一定的,通過計算散射波傳回的時間來換算出監測點的位置。當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被激發并釋放出一定能量,之間的能量差造成釋放的光子的頻率發生改變,通過感應這種能量的變化顯示信號的變化,進而計算出監測點溫度的變化情況。

 

光纖傳導原理

光纖傳導,就是光在光導纖維中傳導,在此過程中實現了信息的傳輸。在物理學中可以了解到光傳播過程中發生傳播介質的變化,傳播介質折射率不相等時會發生反射、折射。為了保證信息傳輸損失最小,要實現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。考慮到光纖色散現象,設計了較短的光纖長度,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射器。目前的光導纖維大多數采用石英為原料,為了加強Raman散射使用了特殊數據光纖,并加入少量高濃度的鍺。

分布式光纖測溫系統硬件及軟件系統硬件結構

系統硬件的優化是改進測溫系統的基礎,其中包括傳感光纖、光電轉換裝置、信息處理器以及計算機。第一,對傳感光纖進行改進,試驗中為了保證Raman散射信號的傳輸,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境中穩定性高的激光發射器。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附近的最佳工作點,既要保證信號的增益效果,又要維持光電轉換器的靈敏度。第四,優化信號放大電路,強化電路的選頻能力,提高信號的分辨能力和放大能力,同時盡量減小功耗。

系統的硬件是基礎,系統軟件是檢測環節中不可或缺的關鍵。在高壓開關柜中的溫度變化是時刻都在發生的,因此要采用實時監測技術,根據實際情況設置溫度預警值,及時監控處理可能發生的危險,記錄每個工作日的溫度變化情況,綜合分析處理,將危險扼殺在搖籃之中。使用Windows系統和SQL數據庫,綜合數據管理、數據查詢、實時監控、信號報警等多項功能,并且能夠檢測系統中出現的問題,考慮所有可能發生的故障。

分布式光纖系統的測溫系統原理,該系統可以連續地對柜內進行溫度定點監測,準確測量被測點的溫度變化。為開關柜的預防性檢修提供了依據,減少了安全隱患。