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分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)
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發(fā)布時(shí)間: 2020-12-30
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1 應(yīng)用領(lǐng)域
1) 電力電纜溫度監(jiān)測(cè)
電力電纜的在線實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，具有重大現(xiàn)實(shí)意義:
? 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，有效監(jiān)測(cè)電纜在不同負(fù)載下
的發(fā)熱狀態(tài)，積累歷史數(shù)據(jù)；
? 載流量分析，可以保證在不超過(guò)電纜的允許
運(yùn)行溫度的情況下，最大地發(fā)揮電纜的傳輸能力，降低運(yùn)行成本；
? 老化監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)電纜上的局部過(guò)熱點(diǎn)。及時(shí)采取降溫措施，延緩電纜老化速度；
? 實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)行過(guò)程中的外力破壞；
? 電纜溝內(nèi)火情監(jiān)測(cè)與報(bào)警；
2) 高壓架空線的增容
在歐洲還廣泛應(yīng)用于高壓架空線的增容監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)
關(guān)鍵跨的導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)，提高整條架空線路的輸送容量。
在法國(guó)里昂，巴黎等地具有成功實(shí)例。
3) 發(fā)電廠，大型冶金企業(yè)電纜溝防火及火情監(jiān)測(cè)
電纜溝防火直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。根據(jù)電
力事故分析，由于電纜故障引起的火災(zāi)事故占相當(dāng)大比例。
火災(zāi)一旦發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致大面積電纜燒毀，機(jī)組被迫停機(jī)，
造成重大直接經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)可以提前預(yù)警，以
便及時(shí)采取措施。
傳統(tǒng)的測(cè)溫方法是將某些點(diǎn)式溫度傳感器安裝在電纜
溝的重要部位，用光纜進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)傳送，其優(yōu)點(diǎn)是比較
經(jīng)濟(jì)，但存在安裝繁瑣，抗電磁干擾能力低，監(jiān)測(cè)不完整
等缺點(diǎn)。
4) 交通運(yùn)輸領(lǐng)域的溫度監(jiān)測(cè)和火情監(jiān)測(cè)
如：高速公路隧道、過(guò)江隧道，地鐵、鐵路、機(jī)場(chǎng)、
船艙等防火，火情監(jiān)測(cè)。10 個(gè)報(bào)警輸出，可同時(shí)啟動(dòng)強(qiáng)制
通風(fēng)，關(guān)閉火災(zāi)通道，通知醫(yī)療救援和指揮中心等。
5) 重要區(qū)域的溫度測(cè)量和監(jiān)控
如：發(fā)電廠電纜溝/橋架、電廠鍋爐、變電站設(shè)備、輸煤系統(tǒng)傳輸帶、計(jì)算機(jī)房、
電視臺(tái)、通信機(jī)房、移動(dòng)基站、控制機(jī)房、電線電纜通道等。
6) 危險(xiǎn)區(qū)域的溫度測(cè)量和監(jiān)控（設(shè)備簡(jiǎn)單、無(wú)外加電源，受監(jiān)控的區(qū)域不帶電）
如：油罐、氣罐、煤倉(cāng)、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)等。
7) 大面積、大范圍的溫度測(cè)溫和監(jiān)控
如：糧倉(cāng)、冷庫(kù)、貨倉(cāng)、造紙廠、酒廠、制藥廠、飲料廠、煙廠等。
8) 壓力容器表面溫度測(cè)量和監(jiān)控
如：氣化爐、反應(yīng)罐等。
9) 大型電力變壓器內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)
根據(jù)變壓器的溫度監(jiān)測(cè)要求布置光纜，光纜所到之處，溫度實(shí)時(shí)顯示。
測(cè)量原理
拉曼散射光的分布式測(cè)量要求有一個(gè)背光散射過(guò)程。最著名的背光散射過(guò)程就是
OTDR (OTDR: 光時(shí)域反射測(cè)量技術(shù))。使用這種技術(shù)可以定位光纖斷開(kāi)的位置，對(duì)接頭和
插頭進(jìn)行評(píng)價(jià)和定位，定位使用玻璃纖維材料的衰減特性（瑞利散射）。
OTDR的測(cè)量過(guò)程是發(fā)射激光脈沖，通過(guò)檢測(cè)光脈沖的發(fā)射和返回的時(shí)間差決定光
的散射水平和位置。與瑞利光相比，拉曼散射光測(cè)量顯示的背光信號(hào)只是千分之一左右，
使用OTDR技術(shù)的分布式拉曼溫度傳感器使用高性能脈沖激光源和快速信號(hào)平均技術(shù)。
6本系統(tǒng)采用OFDR技術(shù)，通過(guò)傅利葉變換得到OTDR圖譜。該技術(shù)已被德國(guó)廠家注
冊(cè)為專利技術(shù)。與OTDR相比，OFDR技術(shù)大大降低了對(duì)于激光器能量的要求，本系統(tǒng)
不再使用固體激光器，而改使用半導(dǎo)體激光器，使激光器的壽命大大增加。
下圖顯示了拉曼溫度測(cè)量系統(tǒng)的組成。 溫度測(cè)量系統(tǒng)由控制器和作為線形溫度傳
感器的玻璃光纖（光波導(dǎo)）組成，而控制器由激光源、光器件、微處理單元組成。
系統(tǒng)內(nèi)部由三個(gè)通道組成，兩個(gè)測(cè)量通道(反斯托克斯和斯托克斯)和一個(gè)參考通道，
這些背光散射的幅值和各點(diǎn)的拉曼散射光的強(qiáng)度成比例，從兩個(gè)測(cè)量通道得到幅值的
關(guān)系即可得到沿傳感器電纜的光纖溫度。
系統(tǒng)主要測(cè)量參數(shù)
測(cè)量范圍： 2/4/6/8/10/15km
長(zhǎng)度分辨率：
0.5/1/1.5/3m
溫度測(cè)量精度：
±1°C
測(cè)量方式：
單端測(cè)量
供電：
直流供電 22…30VDC
功率消耗 最大 50W 24VDC
或交流供電 85-264V AC, 47-63Hz
輸入電流 230V AC; 0.45A typ.
使用條件（主機(jī)部分）：
溫度 0°C～40°C
相對(duì)濕度 ≤95%(無(wú)凝結(jié))
工程案例
工程案例
