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工作原理
光纖測溫的原理是依據(jù)后向喇曼(Raman)散射效應(yīng)。激光脈沖與光纖分子相互作用, 發(fā)生散射。散射有多種,其中喇曼散射是由于光纖分子的熱振動(dòng),它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比光源波長長的光,稱斯托克斯(Stokes)光,和一個(gè)比光源波長短的光,稱為反斯托克斯(Anti-Stokes)光。反斯托克斯光信號的強(qiáng)度與溫度有關(guān),斯托克斯光信號與溫度無關(guān)。從光波導(dǎo)內(nèi)任何一點(diǎn)的反斯托克斯光信號和斯托克斯光信號強(qiáng)度的比例中,可以得到該點(diǎn)的溫度。利用光時(shí)域反射技術(shù)(OTDR)技術(shù)通過光纖中光波的傳輸速度和背向光回波的時(shí)間對這些溫度點(diǎn)進(jìn)行定位。利用這一原理可以實(shí)現(xiàn)對沿光纖溫度場的分布式測量。
探測光纜的應(yīng)用
廣泛應(yīng)用在橋梁、大壩、海洋石油平臺(tái)、輸油輸氣管道等大型結(jié)構(gòu)及建筑,以及電力、軍工、消防、礦業(yè)、航空航天等領(lǐng)域大型設(shè)施或設(shè)備的準(zhǔn)分布式精確測溫。 適用于大空間場所的溫度監(jiān)控和火情監(jiān)測,如地鐵、公路隧道、電纜溝、倉庫等場所。可用于實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控、空間溫度場分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測、報(bào)警。 地下水、地?zé)峋缓蜏囟鹊谋O(jiān)測;采礦場、廢料(物)處理場溫度和滲漏的監(jiān)測;污水處理廠滲漏的探測;生產(chǎn)過程的溫度監(jiān)控。
探測光纜的特點(diǎn)
· 檢測點(diǎn)連續(xù),可以全面檢測被監(jiān)視對象的各點(diǎn)情況。檢測范圍大;
· 不怕干擾,不怕高壓,沒有擊穿、燒毀等擔(dān)心;
· 抗射頻和電磁干擾、防燃、防爆、抗腐蝕、耐高壓和強(qiáng)電磁場、耐輻射,能在各種有害的環(huán)境中工作;
· 安裝非常簡單,可應(yīng)用的安裝場合多且能長期使用。
探測光纜常規(guī)結(jié)構(gòu)類型
1、 普通型
· 適用溫度范圍-40℃~+85℃,短期可達(dá)到100℃;
· 抗側(cè)壓性能良好,光纖受到良好保護(hù),不易損壞,抗拉力在1kN以上;
· 該結(jié)構(gòu)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電壓等級的電力電纜溫度監(jiān)測。
2、 耐高溫型
· 適用溫度范圍100℃-700℃之間,適用于長期高溫環(huán)境下的溫度監(jiān)測。
3、 耐高溫加強(qiáng)型
· 機(jī)械性能非常優(yōu)越,抗拉力可達(dá)20kN以上,全金屬結(jié)構(gòu),抗側(cè)壓性能優(yōu)良;
· 耐高溫可達(dá)700℃以上,適合在對測溫光纜機(jī)械性能要求高的環(huán)境下對超高溫度載體進(jìn)行持續(xù)測溫。
探測光纜的安裝
· 管狀被測溫對象(如電纜、管道、隧道等):直接把光纖鋪設(shè)在被測對象的外表面,并加以固定,有條件的地方,可將光纖嵌入到測溫對象的保護(hù)套內(nèi),實(shí)現(xiàn)一體化;
· 面狀被測溫對象(如油罐、鍋爐等):可依照其外部形狀和定位要求把光纖緊貼其表面并加以固定,或?qū)⒐饫w裝入套管直接埋入其結(jié)構(gòu)內(nèi)部;
· 立體被測溫對象(如倉庫、發(fā)電機(jī)定子等):可把測溫光纖立體地吊裝在倉庫的不同位置,或把光纖嵌入發(fā)電機(jī)定子的線槽內(nèi);
· 需要更大范圍測溫的場合:可選用光纖切換模塊,用一臺(tái)主機(jī)實(shí)現(xiàn)多路測溫光纖的巡檢。
探測光纜的一些實(shí)際應(yīng)用
電力裝置的溫度監(jiān)測報(bào)警
系統(tǒng)適合于高壓輸配電電纜、動(dòng)力電纜、電纜溝槽和電力設(shè)備等電力裝置的溫度監(jiān)控場合。 高壓電纜等因其載流量過大或過載等原因?qū)е逻^熱,尤其是電纜的連接處,更易發(fā)熱,影響電纜等的壽命,甚至產(chǎn)生短路、火災(zāi)、爆炸等事故,給企業(yè)帶來巨大的損失。 探測光纜鋪設(shè)在待測的高壓電纜上,即可實(shí)時(shí)監(jiān)測由探測光纜所覆蓋的高壓電纜的溫度分布情況及溫度變化趨勢。如果把高壓電纜劃分為若干區(qū)域,可按要求分別進(jìn)行監(jiān)控,分段設(shè)置預(yù)警溫度、報(bào)警溫度、升溫速率和溫差報(bào)警等功能。分布式光纖監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)為高壓電纜等電力裝置的溫度監(jiān)控、報(bào)警、分析、管理、采取預(yù)防措施。
油、氣貯罐的溫度監(jiān)測報(bào)警
油、天然氣貯罐溫度升高、導(dǎo)致罐內(nèi)壓力的上升,發(fā)展下去將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果,因此能及時(shí)了解油、氣貯罐的溫度并采取措施是非常重要的,該監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)為此創(chuàng)造了良好條件。 把探測光纜油、氣貯罐的外表面和罐頂上,該監(jiān)測系統(tǒng)就可以監(jiān)測整個(gè)貯罐的溫度分布情況和和變化趨勢,當(dāng)溫度達(dá)到報(bào)警條件時(shí),系統(tǒng)就輸出報(bào)警信號。
優(yōu)點(diǎn):
· 實(shí)時(shí)監(jiān)測,提供整個(gè)油氣罐的溫度分析;
· 可設(shè)置定溫報(bào)警,差溫報(bào)警和溫度速率報(bào)警;
· 探測光纜不帶電,防腐蝕,能在有害環(huán)境中安全工作;
· 安裝方便,一條光纜可同時(shí)測量數(shù)十個(gè)油、氣罐;
· 通過合理的鋪設(shè),同時(shí)還可測量油、氣罐的泄露。
油、氣井的探測
地下的油井、氣井需要監(jiān)測它整個(gè)深井垂直的溫度分布鞋溫度分布變化情況;地下洞穴也可以用來存儲(chǔ)石油和天然氣,也需要監(jiān)測其溫度分布的壓力分布、并了解液氣界面、存儲(chǔ)能力、泄漏等情況。用DTS系統(tǒng)來進(jìn)行長期的溫度監(jiān)控是理想的選擇。
優(yōu)點(diǎn):
· 可進(jìn)行垂直溫度分布場的監(jiān)測;
· 高空間分辨率和定位精度;
· 溫度范圍:-50℃~350℃;壓力高達(dá)75Mpa;
· 監(jiān)測時(shí)不用,無爆炸危險(xiǎn);
· 傳感光纜抗腐蝕,使用壽命可長達(dá)30年;
· 監(jiān)測不影響存儲(chǔ)管理,并可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)長期在線監(jiān)控。