光纤感温探测与报警系统课件

1、 光纤感温火灾探测系统学 校：西安工业大学专 业：光信息科学与技术学 号： 100108110主 讲： 秦 二 雷西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022如何测量温度？ 温度 是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。西安工业大学光电工程学院 温度根据温度传感器的使用方式，通常分为接触法与非接触法两类。（a）接触法 由热平衡原理可知，两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡，它们的温度必然相等。如果其中之一为温度计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种测温方式称为接触法。（b）非接触法 利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度，这种测温方式称为非接触法

2、。 09 八月 2022 光在光纤传输过程中，外界温度、压力等影响，导致内部传输光信号的强度、中心波长、相位、频率、偏振态等光波量的变化，通过不同的技术对强度、中心波长、相位、频率、偏振态的检测科形成多种光纤传感技术。 1、光导纤维的简称2、光纤由纤芯、包层、外部涂覆层构成3、光纤的工作波长：短波长0.85um 长波长1.31um和1.55um，其中1.55um 的损耗最小，是通信常用波段光纤单模光纤1、纤芯直径8-12um2、包层外直径125um3、适宜大容量、长距离的 光纤传感组网 光纤传感概述 西安工业大学光电工程学院09 八月 2022光纤具有哪些优点？ 一、不带电本安防爆 二、良好的

3、抗腐蚀性 三、具有耐高压能力 四、抗电磁干扰性强 五、可探测距离遥远 六、使用寿命长 西安工业大学光电工程学院09 八月 2022 介于以上优点，因而光纤传感技术在安全、健康检测、航空航天领域受到了很大的关注。而且成为长距离火灾探测，如隧道、石油化工、电缆夹层等处火灾探测的理想选择。光纤光栅传感技术传感技术传感原理光纤光栅可测物理量适应范围温度、应变、压力、位移、加速度等桥梁、隧道、油罐、电缆、大型结构等分布式光纤测温拉曼散射温度隧道、电缆、管道等分布式光纤测应变布里渊散射应变管道、油井等井下温度压力监测法布里珀罗干涉 温度、压力油井监测、智能井光纤陀螺光纤水听器光纤互感器光纤传感分类及应用

4、西安工业大学光电工程学院赛格耐克效应 09 八月 2022 感温光纤探测原理 拉曼散射拉曼散射光分成相对于入射光波长对称的斯托克斯光与反斯托克斯光，其光强比与光纤散射点处的温度有如下关系 ： las ：反斯托克斯光强度 ls ：斯托克斯光强度 a ：温度相关系数 h ：普朗克系数， c ：真空中的光速 v ：拉曼平移量， k ：鲍尔茨曼常数 t ：绝对温度值。西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022 图1、拉曼感温光纤火灾报警系统结构西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022 感温光纤探测原理 感温光纤探测系统指标1、空间分辨率 指系统沿着光纤长度方向所能辨识的最小空间单元。2、温度

5、分辨率 指系统所能测量的温度准确度。3、时间分辨率 指系统完成一次准确测量所需要耗费的时间。西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022 光纤光栅感温火灾探测系统 工作原理西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022图 3 光纤光栅波长与温度关系的示意图光纤光栅反射波长的变化与环境温度的变化呈线性关系 光纤光栅感温火灾探测系统 光纤光栅本质上是一段纤芯折射率周期性变化的光纤，长度一般只有 10mm 左右。西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022图 2 光纤光栅示意图 光纤光栅感温火灾探测系统 工作原理西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022 在不受应变影响的情况下，光纤光栅波长

6、漂移B与温度的关系如下 ： ：光 纤 的 热 膨 胀 系 数，一 般 为0.5510-6/ ； ：光纤光栅的热光系数，常温下约为6.310-6/ ； T ：温度的变化。 光纤光栅感温火灾探测系统 基于光纤光栅反射波长对应的光纤光栅探测器的数量，光纤光栅感温火灾探测系统可以分为以下两类：西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022一、独立光纤光栅感温火灾探测系统 二、全同光纤光栅感温火灾探测系统 独立光纤光栅感温火灾探测系统的测温通道上的传感器链路由 N 个光纤光栅探测器串联而成，其中每个探测器的中心波长都是不同的。通过信号解调器对波长进行分析，就可以实现对各个探测器所处温度的实时监测，进而实现对异常的温度或火情报警。西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022独立光纤光栅感温火灾探测系统 图 4 独立光纤光栅感温火灾探测系统示意图 全同光纤光栅感温火灾探测系统是在测温通道上将 N 个相同波长的光纤光栅探测器串连成为一条链路。当某一个光栅探测到温度升高到一定值时，其反射峰会移出巨大的包络，以此来实现测温和报警。西安工业大学光电工程学院09 八月 2022全同光纤光栅感温火灾探测系统 图 5 全同光纤光栅感温火灾探测系统示意图西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022 全同光栅与独立波长光栅对比西安工业大学光电工程学院 09 八月 2022感温电缆与光纤光栅对比西