光纖感溫探測與報警系統(tǒng)課件

1、 光纖感溫火災探測系統(tǒng)學 校：西安工業(yè)大學專 業(yè)：光信息科學與技術學 號： 100108110主 講： 秦 二 雷西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022如何測量溫度？ 溫度 是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。西安工業(yè)大學光電工程學院 溫度根據(jù)溫度傳感器的使用方式，通常分為接觸法與非接觸法兩類。（a）接觸法 由熱平衡原理可知，兩個物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時間達到熱平衡，它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計，就可以用它對另一個物體實現(xiàn)溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法。（b）非接觸法 利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度，這種測溫方式稱為非接觸法

2、。 09 八月 2022 光在光纖傳輸過程中，外界溫度、壓力等影響，導致內(nèi)部傳輸光信號的強度、中心波長、相位、頻率、偏振態(tài)等光波量的變化，通過不同的技術對強度、中心波長、相位、頻率、偏振態(tài)的檢測科形成多種光纖傳感技術。 1、光導纖維的簡稱2、光纖由纖芯、包層、外部涂覆層構成3、光纖的工作波長：短波長0.85um 長波長1.31um和1.55um，其中1.55um 的損耗最小，是通信常用波段光纖單模光纖1、纖芯直徑8-12um2、包層外直徑125um3、適宜大容量、長距離的 光纖傳感組網(wǎng) 光纖傳感概述 西安工業(yè)大學光電工程學院09 八月 2022光纖具有哪些優(yōu)點？ 一、不帶電本安防爆 二、良好的

3、抗腐蝕性 三、具有耐高壓能力 四、抗電磁干擾性強 五、可探測距離遙遠 六、使用壽命長 西安工業(yè)大學光電工程學院09 八月 2022 介于以上優(yōu)點，因而光纖傳感技術在安全、健康檢測、航空航天領域受到了很大的關注。而且成為長距離火災探測，如隧道、石油化工、電纜夾層等處火災探測的理想選擇。光纖光柵傳感技術傳感技術傳感原理光纖光柵可測物理量適應范圍溫度、應變、壓力、位移、加速度等橋梁、隧道、油罐、電纜、大型結構等分布式光纖測溫拉曼散射溫度隧道、電纜、管道等分布式光纖測應變布里淵散射應變管道、油井等井下溫度壓力監(jiān)測法布里珀羅干涉 溫度、壓力油井監(jiān)測、智能井光纖陀螺光纖水聽器光纖互感器光纖傳感分類及應用

4、西安工業(yè)大學光電工程學院賽格耐克效應 09 八月 2022 感溫光纖探測原理 拉曼散射拉曼散射光分成相對于入射光波長對稱的斯托克斯光與反斯托克斯光，其光強比與光纖散射點處的溫度有如下關系 ： las ：反斯托克斯光強度 ls ：斯托克斯光強度 a ：溫度相關系數(shù) h ：普朗克系數(shù)， c ：真空中的光速 v ：拉曼平移量， k ：鮑爾茨曼常數(shù) t ：絕對溫度值。西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022 圖1、拉曼感溫光纖火災報警系統(tǒng)結構西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022 感溫光纖探測原理 感溫光纖探測系統(tǒng)指標1、空間分辨率 指系統(tǒng)沿著光纖長度方向所能辨識的最小空間單元。2、溫度

5、分辨率 指系統(tǒng)所能測量的溫度準確度。3、時間分辨率 指系統(tǒng)完成一次準確測量所需要耗費的時間。西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022 光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng) 工作原理西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022圖 3 光纖光柵波長與溫度關系的示意圖光纖光柵反射波長的變化與環(huán)境溫度的變化呈線性關系 光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng) 光纖光柵本質上是一段纖芯折射率周期性變化的光纖，長度一般只有 10mm 左右。西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022圖 2 光纖光柵示意圖 光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng) 工作原理西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022 在不受應變影響的情況下，光纖光柵波長

6、漂移B與溫度的關系如下 ： ：光 纖 的 熱 膨 脹 系 數(shù)，一 般 為0.5510-6/ ； ：光纖光柵的熱光系數(shù)，常溫下約為6.310-6/ ； T ：溫度的變化。 光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng) 基于光纖光柵反射波長對應的光纖光柵探測器的數(shù)量，光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)可以分為以下兩類：西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022一、獨立光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng) 二、全同光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng) 獨立光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)的測溫通道上的傳感器鏈路由 N 個光纖光柵探測器串聯(lián)而成，其中每個探測器的中心波長都是不同的。通過信號解調(diào)器對波長進行分析，就可以實現(xiàn)對各個探測器所處溫度的實時監(jiān)測，進而實現(xiàn)對異常的溫度或火情報警。西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022獨立光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng) 圖 4 獨立光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)示意圖 全同光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)是在測溫通道上將 N 個相同波長的光纖光柵探測器串連成為一條鏈路。當某一個光柵探測到溫度升高到一定值時，其反射峰會移出巨大的包絡，以此來實現(xiàn)測溫和報警。西安工業(yè)大學光電工程學院09 八月 2022全同光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng) 圖 5 全同光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)示意圖西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022 全同光柵與獨立波長光柵對比西安工業(yè)大學光電工程學院 09 八月 2022感溫電纜與光纖光柵對比西