光纤测温原理介绍.pptVIP

公 司 简 介 广州市亿力电气科技有限公司地处广州市天河高新技术产业 开发区，是广州市高新技术企业及国家信息产业部认定的双软 企业。公司拥有多名光电技术专家和电力系统运行专家。以一 批博士、硕士、学士等为主组成了公司产品开发、工程实施、 市场开拓的高效团队 。 为电力及相关行业提供高性能产品是我们公司一贯坚持的 宗旨。我公司推出的在线分布式光纤测温系统，广泛地应用于 电力、冶金、石化、消防、建筑、交通、粮食等行业；通过与 著名高校、研究实体的强强联合，开发、生产了电力系统gsm低 压载波抄表系统、电力远程图像监控系统、高低压无功功率补 偿控制器、高压断路器二次回路全工况监视及跳、合闸线圈保 护装置等一系列满足市场需要的产品。 公司奉行“科技领先、顾客至上”的企业宗旨，走创新、 求精的产品发展之路，追踪国际领先技术，开发制造高质量、 高性能的产品满足广大用户的需求，坚持“诚信为本、开拓务 实”的经营理念，不断挑战自我，提高自身素质和能力，创造 更多的令客户满意的产品。 高新科技产品 广州市亿力电气科技有限公司 内 容 1、原 理 2、性 能 3、特 点 4、应用领域 概 念 *喇曼散射：当光通过物质时，除光的透射和光的吸收外， 还有光的散射。在散射光中除了包括原来的入射光的频率 外（瑞利散射），还包括一些新的频率，这种产生新频率 的散射称为喇曼散射。 *斯托克斯（stokes）光：在喇曼散射中把频率小于入射 光频率的光称为斯托克斯光。 *反斯托克斯（anti-stokes）光：在喇曼散射中把频率 大于入射光频率的光称为反斯托克斯光。 光纤传感的原理光纤传感的原理 原理介绍原理介绍-1-1 e e 外部参量：外部参量： 电压电流电压电流 磁场磁场 温度温度 压力压力 拉力拉力 光纤光纤 ( ( ) ) 光波的性质：光波的性质： 振幅振幅 波长（频率）波长（频率） 偏振偏振 相位相位 本征型的光纤传感本征型的光纤传感 传光型的光纤传感传光型的光纤传感 分布式光纤温度传感的原理分布式光纤温度传感的原理 原理介绍原理介绍-2-2 激光脉冲 后 向 散 射 光 强 光纤 a o s 波长 后 向 散 射 光 强 时间 距离=1/2时间光速 a. a. 本征型的光纤传感本征型的光纤传感 b. b. 利用光在光纤中的喇曼散射改利用光在光纤中的喇曼散射改 变光波波长的特性变光波波长的特性 c. c. 喇曼散射信号的强弱与温度有关喇曼散射信号的强弱与温度有关 d. d. 利用光时域反射技术实现距离定位利用光时域反射技术实现距离定位 利用背向喇曼散射测量温度的原理示意图 温度测量原理 原理介绍原理介绍-3-3 分布式光纤温度传感的原理分布式光纤温度传感的原理 原理框图：原理框图： 信号 处理 电路 激光 二极管 输入脉冲 后向喇曼 散射信号 光电探测器 光纤 2km (gi62.5/125) 计算机 耦合器光纤滤波器 光电探测器信号 放大 电路 参考信号 原理介绍原理介绍-4-4 分布式光纤温度传感系统的技术特点分布式光纤温度传感系统的技术特点 -高科技的结晶高科技的结晶 系统增益要求：系统增益要求：1010 9 9 系统带宽要求：系统带宽要求：100mhz100mhz 系统可靠性要求：系统可靠性要求： 高增益、高速模拟器件与模块的抗干扰和长期稳高增益、高速模拟器件与模块的抗干扰和长期稳 定工作定工作 滤波及高速数据处理：滤波及高速数据处理：光学滤波及数字滤波光学滤波及数字滤波 原理介绍原理介绍-5-5 分布式光纤温度传感系统的技术实现分布式光纤温度传感系统的技术实现 全光纤的光学滤波技术采用进口最先进的光学滤光片全光纤的光学滤波技术采用进口最先进的光学滤光片 原理介绍原理介绍-6-6 高速信号采集和信号处理技术高速信号采集和信号处理技术 核心芯片采用90年代的爱国 者导弹器件 核心技术采用世界最先进的 dsp数据处理技术 原理介绍原理介绍-7-7 在噪声信号的大海中准确打捞针头大的有用信在噪声信号的大海中准确打捞针头大的有用信 号，方显高科技的威力和科技人才的智慧；号，方显高科技的威力和科技人才的智慧； 高精度恒温技术确保系统测量的准确，奇特的高精度恒温技术确保系统测量的准确，奇特的 设计思路和精妙的设计方案展现了留学博士和高级设计思路和精妙的设计方案展现了留学博士和高级 工程师的才华；工程师的才华； 知识专家与应用专家的默契配合使得知识转化知识专家与应用专家的默契配合使得知识转化 为生产力；为生产力； 原理介绍原理介绍-8-8 世界领先技术 目前世界上仅有四个国家研制 成该产品（美国、德国、日本 、中国），世界四强之一 原理介绍原理介绍-9-9 产品性能指标 显示方式： 温度随距离的变化 可根据用户要求，把光纤的长度按所在区域分段， 以直观的图形界面显示特定被测温对象的温度 有过热或过冷报警功能,报警方式灵活多样,具有预 警功能. 性能介绍1 产品性能指标 测温精度：取决于噪声水平 采样6秒：3oc 采样8秒：2oc 采样12秒：1oc 20oc 30oc 0m 500m 1000m 1500m 2000m 20oc 30oc 0m 500m 1000m 1500m 2000m 20oc 30oc 0m 500m 1000m 1500m 2000m 性能介绍2 产品性能指标 空间分辨率：取决于最短感温光纤长度 性能介绍3 产品性能指标 测温范围：取决于光纤的耐温范围 普通光纤： -40 oc240 oc 特殊光纤： -170 oc600 oc 性能介绍4 系统组成 1、测温主机 2、感温光纤 3、工控电脑 测温主机：分布式光纤感温故障检测主机 el2000-dts- 感温光纤：62.5/125微米/3（芯线/包层）渐变折射通讯多模光纤，衰减0.6分贝/公里，波 长1300纳米。 工作站（工控机）：名牌工控机。 本地工作站 rs232 串口通讯 n根2km光纤 测温主机 运行部 供电局mis局域 网 中心调度室 生产局长 总工程师 安检部 本地监控系统或本地通信系统 1 2 3 4 5 n n n 省局mis局域网 地 调 生 计 检 修 领 导 安 检 特点光纤为传感元件 电绝缘性好 光路有可绕曲性 抗电磁干扰 特点介绍1 防 爆 体 积 小 耗 电 少 耐 腐 蚀 特点光纤为传感元件 重量轻 结构简单 特点介绍2 空间分辨率：2m 测温精度: 1oc 测温范围：-150 oc 300oc 点式热电偶测温 分布式光纤测温 温 度 距 离 距 离 温 度 特点分布式的传感模式 特点介绍3 状态检修的是设备检修的发展方向 ， 在线检修是实现状态检修的基础。 高效的状态(预测性)检修降低了大 修费用，通过趋势分析减少非计划性停 车和检修。 生产效率提高，成本下降。 特点具有在线检修的功能 特点介绍4 比较内容分布式光纤传感系统传统传感器 传感器分布特性 检测点连续，可以全面检测被监 视对象的各点的情况。检测范围 大。 检测点间断，只有检测探头接 触的点，才能被检测。检测范 围小。 探头光纤，不怕干扰，不怕高 压，没有击穿、烧毁等担 心。 电子传感器，有电路通道，极易 受电磁干扰，对与高压设备的绝 缘要求特别高。检修维护很难。 检测信号输出光信号，不受电力设备的 电磁干扰。 弱电信号，极易受到电磁 干扰。 信号通道 光纤，探头与信号通道一体， 不怕干扰，不怕高压，系统简 单安全。 电路，对与高压设备的绝缘要 求特别高。检修维护很难 信号处理技术 检测：光电技术； 传输：光信号 处理：高速数字技术 检测：模拟电子； 传输：弱电信号 处理：数字技术； 系统可靠性高，取决于主机。 低，受探头、信号传输通道、 主机等全部设备影响。 其他特点 不带电，抗射频和电磁干扰、防 燃、防爆、抗腐蚀、耐高压和强 电磁场、耐辐射，能在各种有害 的环境中工作。 成熟、广泛应用。 特点介绍5分布式光纤传感系统和传统传感器的性能比较 光纤分布式温度监测系统与传统线形感温材料的技术比较 特点介绍6 光纤监测系统线性感温产品 报警方式 可综合利用设置多级温度报警/温升速率/温升趋 势来进行连续监测，可在任何时间准确显示任 何一点的温度状态，在火灾发生前早期预警 固定温度报警点；被动等待 设定的报警温度；报警往往 已形成火灾 事故判断 智能化的系统，准确及时判断温度变化的 类型，显示事故点温度读数及位置。（精 度：0.5-2，1m-4m） 无附加特定装置时不能准确 确定事故点位置，只能判断 火警区域。无法反映温度资 料。 使用及维 护 长距离监测（10公里或更长）用一根光缆 即可完成，利用软件分区，系统非常简单 可靠，免维护 监测长度有限，多路部线分 区，系统相当复杂，故障率 高，难以维护 长期使用 达到报警点后利用软件复位，不损伤光缆 ，并因其材料特殊，寿命极长 报警后系统损伤，不可重复 使用以及采用的材料的原因 ，使其寿命较短 安全可靠 不受电磁干扰，综合智能判断，无误报。 因其不带电，故使用于特殊危险场合 因其绝缘皮老化和电磁的干扰等 诸多因素的缘故，经常产生误报 ，并因其带电，故不适用于特殊 危险场合 安装 安装较复杂。新增电缆的扩 容安装难度大 安装非常简单，可安装到缝隙、小孔、 高电压、强电磁场、高温、高压强、有 毒、易燃、易爆、腐蚀性环境 如果需要测量几千米的范围内、 多达几千个点的温度，只需要 一条普通的光纤和一台小型仪 器，就可以解决问题！ 分布式光纤温度检测监控系统 特点介绍7 应用领域 ： 大型产、输、变电设施的分布式状态监测 应用介绍1 地下高压电缆的分布 式温度监测。对局部 放电进行监测定位， 定位精度可达2m, 远 优于常规的电缆局部 放电定位方法(约 500m)。 应用举例 应用介绍2 变电站的一次运行设备温度在线监测应用介绍3 高压电缆在线温度监测 应用介绍4 发电厂运行设备温度在线监测应用介绍5 局部放电通常会引起局部温度上升 。 传统的电子技术由于发电机内部强 大的电磁干扰(通常干扰信号的幅度比 放电信号大上百倍)而遇到许多的困难 。 停机检测往往不能再现真实的放电 情况。 使用分布式光纤温度传感的在线检 测技术能够解决问题。 应用举例 大型发电机定子绕组局部放电故障的在线监测 应用介绍6 及时发现、排 除绝缘薄弱现象 避免短路引起 的火灾 避免放电引起 的瓦斯爆炸 煤矿井下供电电缆(6kv)绝缘状况的在线监测。 应用举例 应用介绍7 大型粮仓、油库 化工厂 应用介绍8 大型混凝土建筑结构的温 度和应力分布传感 应用领域 应用介绍9 水坝、江河大堤、桥梁的应力分布监测 应用介绍11 地铁温度在线监测 应用介绍12 隧道温度实时监测 应用介绍14 地下铁路沿线温度监测 路面结冰状态的检测 应用介绍15 总 结 *是一种优于感温电缆、金属热电偶、红外测温 仪、红外热成像仪等测温方式的新型实时在线 监控系统。 *是无人值守变电站温度监测的全面解决方案。 *代表测温技术的发展方向。 该系统与感温电缆的比较该系统与感温电缆的比较 原理： 本缆式线型定温电缆内，由两根弹性钢 丝上包热敏绝缘材料，然后绞对成型。 当电缆某一部位温度上长超过额定动作 温度时，受热部位热敏绝缘材料绝缘性 能被破坏，钢丝发生短路以指示火警的 发生。 缺点： 1、在潮湿、水中、油中及有毒、有害的化学环境下无 法使用，对环境条件要求高 2、热敏材料是有机物易老化，性能不稳定，误报率高 3、一次性使用，维护和投资巨大，现在虽然有可重复 性的感温电缆，但重复性非常有限，且性能不稳定 4、精度低 5、事前没有任何数据积累功能，不能作到设备、电缆 温度出现异常过程中的预告，不能为用户提供数据分 析和趋势分析，不能实现真正的在线检测功能，无法 最终达到状态检修的目标 6、报警设置灵活性很差，只能选用不同 型号的感温电缆（温度设定为固定值） 7、比较硬，不易安装和维护，如在电器 柜、小空间、夹缝等 8、绝缘性能差，高压带电体根本无法测 试 9、无法判断和区分由于磕碰、鼠咬、挤 压造成损坏与温度造成的损坏，无法判 别和区分非火灾因素造成的短路引起的 故障 10、电路复杂、调试、整定困难 成 本 比 较 经咨询国内感温电缆：90-120元/米，国外还要贵