分布式光纤测温

发布时间:2019-04-11 09:17   查看次数:

 


产品介绍:

分布式光纤测温系统(DTS)的标准配备主要由两部分构成:主机和感温光缆。主机由工业计算机、光器件、激光源等部分组成,它们被集成在机箱内,主要用于整个系统的参数配置、信号采集、信号分析和分析结果输出等功能;传感器所采用的是光纤光缆作为分布式传感器,通过分析光纤内不同位置上的光散射信号得知相应的温度和位置信息。

(分布式光纤测温) 

系统简化结构图

DTS系统使用光纤作为传感器,由于光纤固有的优良特性,系统有很多先天的优点:

1)   在分布式光纤探测系统中,光纤既是传感器又是通讯通道,不再需要其它的电子测量装置;

2)   温度的实时监控,做到早期预警,减少误报;

3)   能够提供整条探测光缆上任意一个测量点的信息,安装快捷且成本低廉,几乎无需维护;

4)   光纤具有耐高温(能够承受超过350℃的高温)、抗腐蚀、抗雷击和长寿命的特质,适用于各种复杂有害或恶劣环境;

5)   光纤具有抗射频和抗电磁干扰的特质,适用于高压设备;

6)   光纤具有无静电、无辐射的特质,不会产生电火花,适用于易燃环境;

7)   光纤本身轻细纤柔,光纤传感器的体积小,重量轻,不仅便于布设安装,而且对埋设部位的材料性能和力学参数影响甚小,能实现无损埋设等。

 

一、DTS 原理简介

DTS分布式光纤温度监测系统采用先进的OTDR 技术和Raman 散射光对温度敏感的特性,探测出沿着光纤不同位置的温度变化,实现真正分布式的测量。其基本原理是:激光器发出脉冲光通过波分复用器进入探测光纤,光纤内分子及不均匀的杂质对入射的激光脉冲有散射作用,入射光脉冲沿着光纤向前传输,散射光向四周传输。只有沿光纤后向传输的散射光会传输到波分复用器,再到达探测器。原理图如下所示:

DTS 分布式光纤温度监测系统原理图

后向散射光中有瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等,拉曼散射光包含有两种成份:斯托克斯光和反斯托克斯光。通过波分复用器和带通滤光片可以分离出后向散射光中斯托克斯光和反斯托克斯光,分别采集两路光信号的强度,用反斯托克斯光强与斯托克斯光强相比,就可以得到只有温度高低有关的信号。只要通过探测器测得光在光纤中的传播时间,便可求得某一点的温度值。

 

二、光缆的安装(以电力系统的电缆在线监测为例)

 

电缆采用集成了光纤的电缆,在工程完毕后,直接就可实施电缆温度测量,无须再敷设光缆。

光缆敷设示意图

 

针对没有集成光纤的电缆的温度检测,我们可以采用带不锈钢套管光缆或无金属结构光缆;光缆护套可以是PVC、低烟无卤或交联聚乙烯等。施工时只需将光缆沿电缆敷设在一起,然后通过固定件将其固定,固定件间隔根据需求不等。此种光缆采购方便,敷设简单、快速, 温度感应迅速。

三、产品特点

1)   稳定性好,不受电磁干扰,误报率极低;具有光纤断缆、超温报警、升温过快等报警功能;

2)   内部采用闭环控制,避免环境温度变化及器件性能漂移引起的精度下降;

3)   响应速度快,结合定温和差温报警,准确及时判断温度变化的起因,并显示事故点温度及位置;

4)   一根光缆完成探测和信号传输,所有设置均在终端完成,采用普通多模感温光栅,系统简单可靠,易于维护;

5)   感温光缆采用不同外护套,不受环境因素影响,适用于多种场合;

6)   软件系统采用 C/S 架构,易于和火灾报警系统连接,方便实现控制;

7)   可实现手机短信报警功能,并能提示温度报警分级;

8)   可提供软硬件接口,方便与其他系统集成;

 

四、应用范围

1)   高压电缆温度监测;

2)   大型变压器的温度监测;

3)   天然气、石油管道的泄漏监测;

4)   建筑物防火监测;

5)   大型工程工厂重点设备的温度监测;

6)   各种隧道(高速公路、地铁、铁路)防火监测

7)   大坝的泄漏和温度监测;

8)   油田和天然气竖井的温度检测与监测;

9)   电厂锅炉、钢铁厂高炉炉壁的温度均匀性检测与监测;

10)  配电设施的多点温度检测与监测;

11)  大型混凝土构件的凝固温度均匀性检测与监测;

12)  路面结冰状态的监测;

 

五、系统软件

1) 软件预设3种报警设定:

A.  超过预设温度阈值报警;

B.  预设时间内温升过快报警;

C.  断缆报警

2) 软件可以设定感温光缆与实际布设之间的米标关系,即经过标定后,软件直接显示的是被测环境(比如:管道、电缆等)的实际物理定位长度;

3) 软件定制化,可以根据项目的实际走向,绘制模拟电子地图,让用户直观观察项目的实际温度情况;

4) 历史数据查询及比对。

 

 

系统软件界面示意图(客户定制)

 

六、性能指标

 

型号

DTS-FV-01

项目名称

性能指标

测温范围

20℃~+85℃(根据感温光纤的测温范围而定)

测温长度

8km(更长距离检测可定制)

测量时间

10S(单通道)

定位精度

1M

测温精度

±1

测温分辨率

0.1

空间分辨率

1M

光学接口

FC/APC

光纤通道数

4(更多通道可定制)

通讯接口

TCP/IP

电源

交流220V/50Hz

测温光纤规格

单芯多模光纤62.5/125

测温光纤损耗

<3dB/km

工作环境

温度:0~+40℃;湿度:095%无凝结

工控PC

内置工控PC(显示器需另购)

外形尺寸(长×宽×高)

4U机箱

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