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分布式光纤及电缆测温系统目录一、分布式光纤温度监测系统 (1)1、系统概述 (2)2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标 (2)3、分布式光纤感温光缆 (3)4、系统技术特点 (4)5、行业应用 (6)二、XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统 (7)1、系统概述 (7)2、系统组成 (7)3、总线系统 (9)4、设计方案 (9)三、XSJ-2000型电缆隧道自动防火门系统 (10)1、概述 (10)2、系统硬件构成 (10)3、系统结构图及设计图 (11)一、分布式光纤温度监测系统1、系统概述分布式线型光纤感温火灾报警系统主要是一种时域分布式光纤监测系统，它的技术基础是光时域反射技术OTDR，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里到几十公里范围，空间定位精度达到米的量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的场合，它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。
系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位, 是光机电、计算机一体化技术的集成。
XSJ-2000基于拉曼散射技术的温度传感系统，其系统结构如图1。
图1拉曼散射温度传感系统结构2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标●测温范围：-50～150℃；●额定动作温度：35 ～115℃；●空间分辨率：1m；●定位精度：±1.0m；●采样速率（空间采样间隔）：100MHz(1m)；●测量时间：10s；●测量元件类型：感温电缆直接接入主机；●温度分辨率：±1.0℃；●温度稳定性：1.0℃；●温度显示：显示连续温度曲线；●测温方式：无盲区连续测试；●系统联网方式：RS485，可以远程数据传输；（同时支持TCP/IP,232接口）；●分布式线型光纤感温探测系统主机能够进行手动报警复位和协议报警复位功能；●分布式线型光纤感温探测系统主机能够远程输出报警开关量信号，实现系统报警与控制联动效应；●分布式线型光纤感温探测系统主机有输入(键盘与鼠标)与显示(液晶)功能，可视人机交互界面；●分布式线型光纤感温探测系统主机可配接备用电源；●分布式线型光纤感温探测系统主机可与报警控制器相配接；●使用温度：-25～60℃；●使用湿度：20～90%（无冷凝）；●输出信号：开关量输出；3、分布式光纤感温光缆光缆特点：中心松套管光纤，采用不锈钢软管护套，再外包上外径3mm的聚合物材料，光缆外形如图2所示。
分布式光纤测温技术及电缆载流量模型在智能电网中应用研究摘要：分布式光纤光栅温度监测系统,可以实现电缆温度的实时在线监测，可有效应用于电缆温度在线监测,为电缆载流量的确定提供有效的参考依据,避免电缆火灾事故。
关键词：电缆温度场光纤光栅温度在线检测系统与一些发达国家相比,我国电网的电缆平均故障率偏高。
其中一个重要原因是缺乏对电缆系统有效的在线监测,很重要的一个方面就是温度在线监测。
应用现金的激光（光纤）通讯技术、微处理器技术、数字化温度传感技术（光纤光栅温度传感器）、数据库管理、地理信息系统应用等技术，对运行中的高压电缆进行24小时的不间断监视，自动分析其运行状态，建立电缆运行的历史档案，总结出判断电缆故障的直接或间接判据，动态的研究其故障发生的演变过程，有效的辨识电缆的老化、过热和火灾的发生，在电缆故障之前发出报警及建议。
1、光纤光栅温度传感器原理光纤光栅是一种反射式光纤滤波器件，主要是形成布拉格反射。
主要原理是通过紫外线干涉条纹照射一段10mm长的裸光纤，在纤芯产生折射率周期调制，在布拉格波长上，在光波导内传播的前向导膜会耦合到后向反射模式。
对于特定的空间折射率调制周期（A）和纤芯折射率（n）。
布拉格波长为：λB=2nA (1)由式(1)可以看出：n与A的改变时反射光波长也会发生改变。
为了使能外界温度、应力和压力的变化导致n与A发生改变，通过一定的封装设计，使FBG 达到对其敏感的目的。
FBG中心波长与温度变化的关系可用下式表示:△λB=λB（1+ξ）△T (2)式(2)中，△λB是反射光中心波长的改变：△T为温度的变化量，ξ为光纤的热光系数，在1550mm波段，FBG对温度的敏感系数分别为10pm/oC。
2、传感系统的构成电缆温度在线监测系统如图1所示,该系统主要由宽带光源(BBS)、可调谐光纤法布里-珀罗腔滤波器(FFP-TF)和现场可编程门阵列(FPGA)等部分构成。
该系统通过将光纤光栅固定在电缆表面实现同时对两条电缆进行监测,窄带光源是BBS发出的光经过FFPTF滤波后形成。
北京分布式光纤线型在线测温系统的原理分布式光纤线型在线测温系统是一种使用光纤作为传感器，实现对温度的实时监测和测量的技术。
该系统主要通过光纤上的热敏材料来实现温度的感知和传递，然后通过光纤的光学特性将传感信号转换为光学信号，再利用光学仪器来转换为电信号进行测量和分析。
其原理如下：
1.光纤传感器：分布式光纤线型在线测温系统的核心组成部分是光纤传感器，它通常由热敏材料和光纤组成。
光纤传感器可以将环境温度变化转化为光纤长度的变化，从而实现对温度的测量。
2.光纤信号传输：系统通过激光器产生一束调制光信号，将其通过光纤传输至监测区域。
光纤在传输过程中会受到环境温度的影响，从而导致光纤长度的微小变化。
这些变化会引起光信号的相位变化，从而实现对温度的测量。
3.光纤光学谱分析：光纤传输的光信号会进入光学谱分析系统进行处理和分析。
光学谱分析系统会通过光学仪器将光信号转换为电信号，并进行光谱分析。
通过分析光谱的变化，可以获取到光纤传感器所感知的温度信息。
4.数据处理和显示：系统中会通过计算机进行对测量数据的处理和显示。
计算机可以对收集到的光谱数据进行分析、计算和图像处理，从而获得更加详细准确的温度信息。
总结来说，北京分布式光纤线型在线测温系统通过光纤传感器将环境温度变化转化为光纤长度的变化，然后通过光纤的光学特性将传感信号转换为光学信号，再利用光学仪器将其转换为电信号进行测量和分析。
通过这种方式，系统可以实现对温度的实时监测和测量，并将数据通过计算机
进行处理和显示。
这种系统具有结构简单、测量精确、抗干扰能力强等优点，在许多领域（如工业、交通、环境监测等）得到了广泛的应用。
基于分布式光纤测温的电力电缆温度监测系统随着地下电缆在供电系统中应用和逐渐推广，实现地下电缆的安全、稳定和经济运行对确保供电系统的安全性、稳定性、经济性等意义重大。
在电缆输电过程中电缆温度变化对其运行状态影响很大，因此提出了基于分布式光纤测温的电力电缆温度监测系统，本文着重介绍了该系统的工作原理及软硬件组成。
标签：地下电缆；分布式光纤测温系统；拉曼散射；光时域反射0 引言随着我国城市化建设不断发展，城市中电缆逐渐由架空铺设转变为地下铺设，地下电缆规模快速扩展，伴随着地下电缆的安全性以及可靠性等问题日益明显，因此亟待一种有效的电缆安全监测方法。
研究表明，电缆温度与电缆运行状态间存在着密切的关系，当电缆运行负荷变化时，则电缆温度也会随之发生相同趋势的变化[1]。
如果电缆在运行过程中某处温度迅速升高，则说明运行负荷过大或电缆此处存在问题；当电缆长时间处于允许的极限温度时，则会导致电缆老化，发生故障。
反之为了避免电缆温度过高，采取使电缆长时间处于低负荷运行，则使电缆不能被充分利用。
为了保证电缆在运行过程中既可安全运行，又可充分利用，所以需要对电缆进行实时温度监测，便于及时掌握和预测电缆的运行状态[2]。
在实际工程中，电缆线芯温度是很难被直接测量，因此只能通过间接的方法来获取线芯温度，分布式光纤测温系统是将测温光纤与电缆紧密贴合，对电缆进行实时温度监测，通过测温光纤测量电缆表皮温度，进而推算线芯温度。
测温光纤具有能连续获取电缆整条线路上温度信息的优势，同时具有抗电磁干扰性强、维护成本低、对温度变化敏感等优点。
因此近年来分布式光纤测温技术逐渐被应用到地下电缆的温度监测。
1 分布式光纤测温原理分布式光纤测温系统是利用光纤的拉曼散射温度效应来实现电缆温度的测量，温度点定位通过光纤的光时域反射原理来实现。
1.1 拉曼散射温度效应当激光发射器产生的光在光纤中传输时，光脉冲与光纤中的分子相互作用而发生散射，发生的散射光包含多种类型。
分布式光纤测温技术在生产车间封闭母线在线监测中的应用摘要：电力系统是国民经济发展的重要保障，电力设备运行是否正常，直接关系到国民经济的发展和人民的生产生活。
而在电力系统中，绝大多数电力设备都处于高温环境，其安全运行不仅关系到电网企业的生产效益，也对国民经济的发展起着非常重要的作用。
但在电力系统中，由于某些特殊原因（如局部放电、故障电流等）会使某些关键设备温度过高，引发故障、造成事故。
因此，温度是判断电力系统能否安全运行和经济运行的一个非常重要的指标。
目前常用的测温方法主要有电阻式测温、光学测温法、电涡流测温、光纤测温等。
其中以光纤测温应用最为广泛。
本文通过对光纤测温技术原理以及DTS分布式光纤测温技术的应用进行分析，以期为电力系统安全可靠运行提供有效的技术支撑。
关键词：分布式光纤；测温技术；生产车间封闭母线1光纤测温技术原理光纤测温技术原理是利用光纤传输的信号具有较强的抗电磁干扰能力，而对电磁场的干扰又能达到非常高的敏感度。
只要在光纤的一端加一个与被测物体温度相同的参考温度，另一端则接收光信号并转换成电信号。
这样就可将被测物体所发出的光信号转换成电信号。
当两个温度不同的温度值发生相对位移时，光信号就会产生不同频率的位移，并与被测物体温度值相对应地进行比较，从而识别出温度的变化情况[1]。
光纤测温技术具有体积小、精度高、寿命长、抗电磁干扰等优点，能在各种恶劣环境下长期稳定工作，可以实现远距离测量、实时监测、快速响应和故障诊断。
利用光纤传输光信号，使得该技术在许多领域中都得到了广泛应用。
2 DTS分布式光纤测温技术的应用随着国民经济的快速发展，电力系统在我国国民经济中所占比重越来越大，电力系统的安全稳定运行对于国民经济发展以及社会的正常运转有着重要作用。
在电力设备的绝缘故障检测中，常规红外测温仪存在着一定的局限性，如：检测不全面、不稳定、测点覆盖范围小、受外界电磁干扰影响大等。
基于光时域反射技术的DTS分布式光纤测温系统采用了分布式传感技术，使得被测物体形成一个温度场，实时反映被测对象的温度信息。
北京分布式光纤线型在线测温系统的原理引言：随着科技的发展，温度的精确测量在许多领域中变得越来越重要。
北京分布式光纤线型在线测温系统作为一种先进的测温技术，可以实时监测和测量温度变化，广泛应用于能源、交通、化工、冶金等行业。
本文将介绍北京分布式光纤线型在线测温系统的原理。
一、基本原理北京分布式光纤线型在线测温系统基于拉曼散射原理进行温度测量。
光纤线型传感器将光纤作为传感器，在光纤中注入激光光源，通过光纤中传播的激光与温度相关的散射光进行相互作用，从而实现对温度的测量。
二、传感器工作原理1. 激光光源：系统中的激光光源产生一束高强度的激光光束，并通过光纤传输到检测点。
2. 光纤传输：光纤线型传感器由数百到数千根光纤组成，这些光纤可以覆盖数十到数百米的范围。
光纤的材料和结构决定了其在温度变化下的散射特性。
3. 温度测量：光纤中的激光与温度相关的散射光发生相互作用，散射光的频率和强度受温度影响。
通过测量散射光的强度和频率，可以计算出温度的变化。
三、系统组成北京分布式光纤线型在线测温系统由传感器、光源、检测设备和数据处理系统组成。
1. 传感器：光纤线型传感器负责将温度信号转换成光信号，并将其传输到检测设备。
2. 光源：激光光源产生高强度的激光光束，并通过光纤传输到检测点。
3. 检测设备：检测设备接收传感器传输的光信号，并将其转换成电信号进行处理。
4. 数据处理系统：数据处理系统对电信号进行处理和分析，得出温度变化的结果，并将其显示或存储。
四、优势和应用北京分布式光纤线型在线测温系统相比传统的温度测量方法有以下优势：1. 分布式测量：系统可以覆盖大范围的区域，并实时监测多个测点的温度变化。
2. 高精度：系统能够实现高精度的温度测量，误差范围在几个摄氏度以内。
3. 实时监测：系统可以实时监测温度变化，对温度异常进行预警和报警。
4. 免维护：光纤线型传感器具有较长的使用寿命，且免维护，减少了维护成本和工作风险。
分布式光纤温度测量系统-----------------电缆温度测量的应用引言光纤传感技术是在上世纪七十年代伴随着光纤通信的蓬勃发展而提出来的,它与光时域反射技术密切结合迅速崛起,经过几十年的发展而在多个领域广泛应用。
与传统的传感器相比,光纤传感器具有轻质,耐腐蚀,耐高温,防水防潮,抗电磁干扰等一系列优点,因此在恶劣环境中颇具用途。
而分布式光纤传感技术除具备上述特点以外,还具备实时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的测量分布信息的能力。
准确的说,它可以精确测量光纤沿线上任一点的温度信息,如果把光纤纵横交错连接成网状,则可以构成规模庞大的地毯式动态监测网,实现对目标的实时全方位检测。
特别是在我国，每年发生的有关电器的火灾事故大多是因为电线或电缆长期运行过热烧穿绝缘所引起，所以对于温度的监测十分重要，这也是本文设计的分布式光纤温度测量系统的重要应用。
结构与测量原理分布式光纤温度传感器获取空间温度分部信息的原理是利用光在光线中传输能够产生向后散射。
在光线中诸如一定能量和宽度的激光脉冲，它在光线中传输的同时不断产生后向散射光波，这些广播的状态受到所在光纤散射点的温度影响而改变，将散射回来的光波经波分复用、检测解调后，送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来，并且由光线中光波的传输速度和背向光回波的时间可对这些信息定位。
1 拉曼散射原理微观世界中任何分子和原子都在不停地运动,光纤的分子和原子也不例外,存在着分子振动。
泵浦光通过分子时打破了分子振动原有的平衡,振动分子将与之发生能量交换。
当产生光子的能量小于泵浦光子的能量(分子振荡吸收泵浦光子的能量)时,称为斯托克斯散射。
当产生光子的能量大于泵浦光子的能量(分子振荡的能量传给光子)时,称为反斯托克斯散射。
斯托克斯散射和反斯托克斯散射统称为拉曼散射。
拉曼散射过程的能级示意图如图1所示。
其中, E1、E2 分别表示分子振动的两个能级,两个能级之间相差h Δν,即E2 = E1 + h Δν。
分布式光纤及电缆测温系统目录一、分布式光纤温度监测系统 (2)1、系统概述 (2)2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标 (3)3、分布式光纤感温光缆 (3)4、系统技术特点 (4)5、行业应用 (6)二、XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统 (7)1、系统概述 (7)2、系统组成 (7)3、总线系统 (9)4、设计方案 (9)三、XSJ-2000型电缆隧道自动防火门系统 (10)1、概述 (10)2、系统硬件构成 (10)3、系统结构图及设计图 (11)一、分布式光纤温度监测系统1、系统概述分布式线型光纤感温火灾报警系统主要是一种时域分布式光纤监测系统，它的技术基础是光时域反射技术OTDR，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里到几十公里范围，空间定位精度达到米的量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的场合，它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。
系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位, 是光机电、计算机一体化技术的集成。
XSJ-2000基于拉曼散射技术的温度传感系统，其系统结构如图1。
图1拉曼散射温度传感系统结构2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标●测温范围：-50～150℃；●额定动作温度：35 ～115℃；●空间分辨率：1m；●定位精度：±1.0m；●采样速率（空间采样间隔）：100MHz(1m)；●测量时间：10s；●测量元件类型：感温电缆直接接入主机；●温度分辨率：±1.0℃；●温度稳定性：1.0℃；●温度显示：显示连续温度曲线；●测温方式：无盲区连续测试；●系统联网方式：RS485，可以远程数据传输；（同时支持TCP/IP,232接口）；●分布式线型光纤感温探测系统主机能够进行手动报警复位和协议报警复位功能；●分布式线型光纤感温探测系统主机能够远程输出报警开关量信号，实现系统报警与控制联动效应；●分布式线型光纤感温探测系统主机有输入(键盘与鼠标)与显示(液晶)功能，可视人机交互界面；●分布式线型光纤感温探测系统主机可配接备用电源；●分布式线型光纤感温探测系统主机可与报警控制器相配接；●使用温度：-25～60℃；●使用湿度：20～90%（无冷凝）；●输出信号：开关量输出；3、分布式光纤感温光缆光缆特点：中心松套管光纤，采用不锈钢软管护套，再外包上外径3mm的聚合物材料，光缆外形如图2所示。
第41卷 第5期 激光与红外V o l.41,N o.5 2011年5月 L A S E R ＆ I N F R A R E D M a y,2011 文章编号:1001-5078(2011)05-0577-05·光学材料与器件·分布式光纤光栅测温技术在线监测电缆温度甘维兵,王立新,张 翠(武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室,湖北武汉430070)摘 要:简要介绍了分布式光纤光栅测温技术的基本原理和特点,探讨该技术在电缆温度在线监测中的应用前景。
对光纤光栅温度传感器的封装进行了优化设计,并将其安装在220k V高压电缆上进行为期一年的现场试验,考察了系统的测温精度、响应时间及运行可靠性等指标,试验结果表明该技术测温误差小、响应时间短、运行可靠且能实现长距离测量,可有效应用于电缆温度在线监测,为电缆载流量的确定提供有效的参考依据,避免电缆火灾事故。
最后在工频击穿试验中验证了该技术为电缆绝缘在线监测提供了一种新的思路和方法,值得推广。
关键词:光纤光栅;分布式;电缆温度;在线监测;载流量中图分类号:T P212 文献标识码:AD i s t r i b u t e d o p t i c a l f i b e r g r a t i n g t e c h n o l o g y a p p l i e d i nc a b l e t e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n tG A NW e i-b i n g,W A N GL i-x i n,Z H A N GC u i(K e yL a b o r a t o r y o f F i b e r O p t i c S e n s i n g T e c h n o l o g y a n d I n f o r m a t i o n P r o c e s s i n g M i n i s t r y o f E d u c a t i o n,Wu h a nU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,Wu h a n430070,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o d i s c u s s t h e f u t u r e o f a p p l y i n g D i s t r i b u t e dO p t i c a l F i b e r G r a t i n g T e c h n o l o g y i n H Vc a b l e i n s u l a-t i o no n l i n e m o n i t o r i n g,f i r s t l y t h e p a p e r i l l u m i n a t e s t h e p r i n c i p l e a n dc h a r a c t e r i s t i c o f t h i s t e c h n o l o g y.We h a v e o p t i-m i z e dt h e s e n s o r d e s i g n,a n d t e s t s h a v e b e e nc a r r i e do u t o n a220k VH Vc a b l e f o r a y e a r.D u r i n g t h e t e m p e r a t u r e t e s-t i n g,m e a s u r e m e n t a c c u r a c y,r e s p o n s ep e r f o r m a n c ea n ds t a b i l i t yo f t h ea p p a r a t u sa r et e s t e d.T h er e s u l t p r o v e st h a tm e a s u r e m e n t e r r o r r a n g e v a r i e s w i t h i n0.5℃,r e s p o n s e t i m e i s w i t h i n6s a n di t c a nm e a s u r e t h e t e m p e r a t u r e i n l o n gd i s t a n ce a n d l a r g e a r e a.T h i s t e c h n o l o g y c a n b e v e r yef f e c t i v e i no n l i n e m o n i t o r i n gc a b l et e m p e r a t u r e,a n di t c a n p r o-v i d e d i r e c t d a t a f o r c a l c u l a t i n g c a b l e c u r r e n t r a t i n g a n d k e e p t h e c a b l e a w a y f r o m f i r e.T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e p r o b a-b i l i t y t o a p p l y t h i s t ec h n o l o g y i n c a b l e i n s u l a t i o n o n l i n e m o n i t o r i n g.T h e t e s t r e s u l t s h o w s i t c a np r o v ide a n e ww a y t or e a l i z e c a b l e i n s u l a t i o no n l i n e m o n i t o r i n g.K e y w o r d s:o p t i c a l f i b e r g r a t i n g;d i s t r i b u t i n g;c a b l e t e m p e r a t u r e;o n l i n e m o n i t o r i n g;c a r r y i n g c a p a c i t y1 引 言随着我国工业技术的发展,钢铁、电力等企业规模逐渐增大,不断出现的工业火灾事故,尤其是电缆火灾事故也越来越多,使得企业的消防安全形势不容乐观。
为了确保电缆的安全运行,需要对所安装的电缆及周围环境进行实时温度监测。
现有的电缆温度监测系统主要有电信号和光信号传感器两大类。
电类传感器包括传统的热电偶和热电阻等,具有测温精度高、反应快的特点,但存在布线复杂、易损坏、维护工作量大等缺点;而光信号 基金项目:湖北省光电子专项省部级(N o.20091g0009)资助。
作者简介:甘维兵(1978-),男,博士,助理研究员,主要研究方向为光纤传感及应用。
E-m a i l:g w b1@t o m.c o m 收稿日期:2011-01-09传感器主要有拉曼光纤和光纤光栅两种类型,拉曼散射技术可以对电缆沿线的温度分布进行测量,在长距离电缆温度在线监测方面具有一定的优势,但它对光源的要求特别高,光电监测设备造价随着电缆距离的增加而大幅度上升[1]。
光纤光栅温度传感器的功能类似于点状的电信号温度传感器,不锈钢外壳封装,热反应时间短,在同一条检测回路中可以串接多个探头,从而实现对多个目标温度分布式快速测量。
本文采用该技术将经过特殊封装后的光纤光栅温度传感器敷设在若干条220k V 电力电缆表面实现温度在线监测。
2 分布式光纤光栅传感简介光纤布拉格光栅是利用光纤芯层材料的光敏特性,通过紫外激光曝光的方法,使一段本来沿光纤轴线均匀分布的光纤纤芯折射率发生周期性永久改变(其周期在几百纳米数量级)形成的一种光栅结构的光学器件,简称光纤光栅。
当宽带光通过光纤光栅时,光纤光栅会对此入射光进行选择性反射,反射一个中心波长与芯层折射率调制相位相匹配的窄带光(带宽通常约为0.1～0.5n m ),此中心波长称之为布拉格波长λ,在外界参量(如应力、温度等)发生变化情况下,光栅栅距(d )发生变化,布拉格波长λ随之发生变化,其变化满足如下关系式:λB =2n e f f·Λ式中,λB 为光栅的布拉格波长;n e f f 为光栅的有效折射率;Λ为光栅条纹周期。
光栅栅距Λ可通过改变两相干紫外光束的相对角度而得以调整,通过这种方法,就可以制作出不同反射波长的B r a g g 光栅,只有满足B r a g g 条件的光波才能被光纤B r a g g 光栅反射[2-3]。
其传感原理图如图1所示。
图1 光纤布拉格光栅传感示意图 因此,通过精确地测量光栅反射光的布拉格波长λ的变化量,就可以获得光纤光栅处所测物理量。
光纤布拉格光栅传感器的一个主要优点就是:采用对波长信号的数字式测量方法,不随光强度、光纤连接和耦合损耗、光源功率因素的影响,能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个布拉格光栅进行分布式测量。
3 光纤光栅传感器的优化设计裸光纤光栅温度传感器的灵敏度只有0.010n m /℃,传感器受到温度作用时,光纤光栅的反射波长变化较小,不能直接将其用于实际工程中,这就需要我们将光纤B r a g g 光栅进行增敏封装设计。
本系统的光纤光栅传感器采用热膨胀系数较大的薄片铝板作为基底材料,铝的热膨胀系数为23×10-6K -1。
首先对光纤B r a g g 光栅进行预张和固化,接着把光纤B r a g g 光栅套入石英管中,两端用环氧树脂封装,然后把石英管放在薄片铝板的凹槽中,石英管底部用耐高温胶封装固定于凹槽中。
传感器的形状为薄条状,尺寸为10m m×40m m ,这种结构设计有利于在电力电缆接头进行固定安装,并且可以线性提高光纤光栅的伸缩量,其基本结构如图2所示。
这种封装的传感器具有较好的线性度,其热灵敏度为裸光纤光栅的3.5倍,测量精度大大提高,特别适合在电力领域的应用[4-6]。
图2 光纤光栅温度传感器结构图3.1 传感器水域试验将经过拉伸后的光纤光栅温度传感器放在标准578激光与红外 第41卷的水域仪中进行试验,从低温到高温对光纤光栅温度传感器进行循环测试,每次待水域温度完全恒定后,用标准的水银温度计进行比对,观察其温度误差。
试验数据如表1所示。
表1 拉伸式光纤光栅温度传感器水域试验数据表时间传感器波长/p m 传感器温度/℃水银温度计/℃温度误差/℃13∶02∶32131908831.2310.213∶22∶3213192953939013∶52∶32131958950.150.5-0.414∶19∶32131982259.860-0.214∶42∶3213200406868.5-0.515∶03∶32132024878.5780.515∶30∶32132044884.785-0.316∶06∶32132079699.799.50.23.2 线性分析将表1中光纤光栅传感器不同时刻的波长及对应温度关系绘制成曲线如图3所示。
