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分布式光纖測溫安裝系統的工作原理

發布時間:2019-08-19 來源:

 分布式光纖測溫系統的工作原理


光纖測溫技術的發展你了解多少呢?當前,光纖測溫系統已廣泛應用于電力、石化、隧道、建筑等領域,但較少用于IDC機房領域,主要原因在于原已成熟的光纖測溫系統空間分辨率(一般≥2m)、溫度精度(一般為±1℃~±3℃)、測量范圍(一般≥2km/每通道)和測量時間(一般10s~20s)均較大,不適用于溫度和距離測量精度要求較高的IDC機房。


光纖測溫系統作為IDC機房環境監控系統的一個子系統,使用單根光纖實現溫度監測、信號傳輸,綜合利用光纖拉曼散射效應和光時域反射測量技術來實時測量光纖沿線空間溫度分布情況,在IDC機房內按照一定的路由規則在所有機柜內敷設一根傳感光纖,可實現對每個機柜指定的測量點進行實時精確的溫度信息采集。


采用光纖測溫對機柜微環境溫度進行在線峰值監測,精細化監測溫度分布,溫度一旦超過預設的報警值,實時報警,避免由于過熱而造成服務器宕機事故發生;通過歷史溫度數據分析,對可能發生的事故進行趨勢判斷,提前預警,避免事故的發生;多種報警方式,可通過以太網、短信等方式報警;預留有擴展接口,具備和空調系統相連接并聯動的可能,輔助機房整體規劃的施行,合理有效的使用機房空調系統,提高資源利用率,實現空調資源的按需分配。


分布式光纖測溫安裝系統需注意的方面有哪些?分布式光纖溫度監測的主機要求放置在0℃~40℃、濕度低于90%的環境中,如果主機在此環境以外使用,需要重新定標。主機上配有FC活動光纖插座,它與測溫光纖近端的FC/APC活動插頭匹配。分布式光纖溫度系統的安裝實際上是光纖的安裝,即如何把測溫光纖敷設在被測溫對象上,實現最準確和最有效的測量,保證所要求的測溫精度和空間分辨率。在實際應用中,需要分布式測溫的場合是多樣的,因此測溫光纖的安裝方法也是多樣的。


因為光纖測溫系統不但是信號的載體,還是溫度監測器,安裝的質量直接關系到測量的準確性,因此應該注意以下幾個方面:


(1)光纖如同電線,應盡量避免外來損傷,折斷。


(2)光纖是石英制品,在需要彎曲鋪設時只能以大于3cm的圓弧實現,否則會引起光纖損耗,影響測量精度。


(3)光纖接頭必須保持清潔,為此可先鋪設光纖,再安裝接頭。


分布式光纖測溫初始化在系統安裝后開始測溫之前,或在系統的定期定標前,需要使測溫光纖處于常溫下,運行系統的初始化程序,記錄一條測溫光纖的傳輸曲線,作為系統的參考背景。


分布式光纖測溫的工作原理


隨著我國經濟的發展,電力系統正在朝著超高壓、大電網、大容量、自動化的方向發展,一旦發生事故便會對國民經濟造成巨大損失。分布式光纖測溫系統能夠實現多點、在線的分布式測量,實現了運行設備的實時在線監測,有效地解決了長期以來現場出現的高溫、燃燒、爆炸、火災等事故應急不備的問題。分布式光纖測溫系統多模感溫光纜作為線型傳感器,光纜內含2根光纖,一根光纜可以長至數公里,甚至數十公里,通過分析光纜內不同位置上的光散射信號得到相應的溫度信息。那么分布式光纖測溫系統的具體工作原理是怎么樣的呢,今天小編在這里為大家簡單講解:


1、分布式光纖測溫系統組成原理


分布式光纖測溫主機內部封裝光器件、激光器、數據處理等部分組成,主要用于整個系統的參數配置、信號采集、信號分析和分析結果輸出等功能。在電力系統中,這種光纖測溫技術在高壓電力電纜、電氣設備因接觸不良引起的發熱部位、電纜夾層、電纜通道、大型發電機定子、大型變壓器、鍋爐等設施的溫度定點傳感場合具有廣泛的應用前景。

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2、分布式光纖測溫的基本原理


分布式光纖測溫系統依據后向散射原理可以分為三種:基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里淵散射。目前發展比較成熟,且有產品應用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纖測溫系統。它的傳感原理主要依據的是光纖的光時域反射(OTDR)原理和光纖的后向拉曼散射溫度效應。


3、光時域反射(OTDR)原理


當激光脈沖在光纖中傳輸時,由于光纖中存在折射率的微觀不均勻性,會產生散射。在時域里,入射光經后向散射返回到光纖入射端所需時間為t,激光脈沖在光纖中所走過的路程為2L,其中v為光在光纖中的傳播速度、C為真空中的光速,n為光纖折射率。在測得時刻t時,就可求得距光源L處的距離。

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4、光纖的后向拉曼散射溫度效應


當一個激光脈沖從光纖的一端射入光纖時,這個光脈沖會沿著光纖向前傳播。由于光脈沖與光纖內部分子發生彈性碰撞和非彈性碰撞,故光脈沖在傳播中的每一點都會產生反射,反射中有一小部分的反射光,其方向正好與入射光的方向相反(亦可稱為后向)。這種后向反射光的強度與光線中的反射點的溫度有一定的相關關系。反射點的溫度(該點光纖所處的環境溫度)越高,反射光的強度也越大。利用這個現象,若能測出后向反射光的強度,就可以計算出反射點的溫度,這就是利用光纖測量溫度的基本原理。

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