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分布式光纤测温电缆应用解决方案一、分布式光纤测温系统简介 分布式光纤测温系统是一款连续分布式光纤温度传感系统。它利用光时域反射(OTDR)技术和拉曼(Raman)散射效应测量沿光纤分布的温度变化。该系统中光纤既是传输介质,又是传感器,激光脉冲沿光纤向前传输,激光与光纤介质相互作用,产生极为微弱的背向拉曼散射光(温度敏感的anti-stokes光和温度不敏感的stokes光),经波分复用器分离后由高灵敏光电探测器所探测,再经高速信号采集和微弱信号处理,得到背向散射信号光的光强比值和返回时间,从而实时获得温度分布信息。具有实时在线、测温精度高、本质安全和不受电磁干扰等优点.对生产过程中的温度和火灾情况进行实时在线监测,将故障和事故消除在萌芽状态,真正做到防患于未然。 二、测量原理 分布式光纤测温系统同时实现温度测量和空间定位功能,其中温度测量利用光纤自发拉曼(Raman)散射效应,空间定位基于散射信号的回波时间(OTDR技术)。高速驱动电路驱动激光器发出一窄脉宽激光脉冲,激光脉冲经波分复用器后沿传感光纤向前传输,激光脉冲与光纤分子相互作用,产生多种微弱的背向散射,包括瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等,其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动,产生温度不敏感的斯托克斯(Stokes)光和温度敏感的反斯托克斯(Anti-Stokes)光,两者的波长不一样,经波分复用器分离后由高灵敏的探测器所探测。光纤中的Anti-Stokes光强受外界温度调制,Anti-Stokes与Stokes的光强比值准确反映了温度信息;不同位置的拉曼散射信号返回探测器的时间是不一样的,通过测量该回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置;结合高速信号采集与数据处理技术,可准确、快速地获得整根传感光纤的温度分布信息。分布式光纤测温系统的系统结构示意图如图所示。 三、应用领域 (一)油、气、水综合管道方面的应用 在输油管道运输过程中经常需要解决的问题是管道的泄漏检测。因为管道泄漏不但会对管输正常运行产生影响,而且在输送腐蚀性、有毒害、易燃易爆的物体时,还会对环境造成污染,甚至造成爆炸、火灾等事故。所以,对管道泄漏进行预防和发现泄漏时的及时定位、报警具有至关重要的意义。 (二)电力电缆的温度监测 在电力系统中,电缆线路起到传输高压电能的作用。电缆常常会由于长期运行而绝缘老化,会由于所处外部环境恶劣及内部高负荷电流而引起局部高温甚至火灾。因此,有必要对电缆进行实时、在线监测,及时地发现故障,将事故消除在萌芽状态。分布式光纤测温系统可以通过对电力电缆的运行状态进行在线监测,实时掌握整条线路的运行状态,有效监测电缆在不同负载下的发热状态,提高对电缆的管理水平;可以对电缆沟内的火情进行监测与报警,识别电力电缆的局部过热点,提前发现电缆故障并预警,预防事故的发生;可以优化输配电的资本,根据温度可以确定电缆的负荷变化,合理地配置负荷,扩大现有电缆的容量,增加电缆的工作寿命;可以发现电缆运行过程中的外力破坏。 光纤测温探头 荧光光纤解析仪 荧光光纤测温系统 (三)高压配电装置的温度监测 部分参数 (四)变电站的温度监测 |