光纤光栅在线监测系统
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光纤储油储气罐安全监测系统1.系统概述利用光纤光栅温度、压力、位移检测技术,分布式温度检测技术,激光光谱吸收技术实现大型原油储油油罐浮盘完整性和密封圈完整性的在线、远程检测,为储油罐的安全状态监测,防火等提供技术支撑。
1.系统组成大型油罐完整性检测项目第一期现场施工示意图大型油罐完整性检测示意图储油罐完整性检测系统光纤光栅解调仪 分布式温度检测仪 激光气体检测仪水位检测 倾角检测多点温度检测 浮盘油气检测密封圈温度检测密封圈油气检测多参量传感器储油罐完整性检测系统软件3.技术指标序号检测项目目的检测指标精度备注1 浮盘完整性检测积水判断盘面液体高度≤250mm 3mm 在线浮盘存油油气浓度检测1-100%LEL 在线感温检测表面空气温度0-150℃1℃在线浮盘倾角水平度±1°±0.01°在线2 密封圈油气浓度监测一二次密封圈内油气检测油气主要成份气体检测(5种)(0~100)%LEL 100ppm在线(4~8个检测点)检测盒尽量小密封圈温度检测温度-20~150℃±0.5℃分布式连续检测4.系统功能浮盘完整性可由本安型仪器-光纤液位、倾角检测仪配接多参量传感器进行检测,该传感器包含水位传感器、点式温度传感器、倾角传感器以及多种气体传感器组成,其中气体传感器需要配接激光气体检测仪进行油气浓度解调。
液位传感器、温度传感器、倾角传感器配接到光纤液位、倾角检测仪。
配接传感器的数量可根据现场的要求进行调整。
传感点数具体安装数量和地点需要根据现场要求确定。
该检测仪已获得煤矿本质安全认证,其容量是16个通道,最多可配接上百个光纤光栅传感探头,包含倾角、液位传感器或光纤水准仪;如果探头的数量合适,油罐的位置合理,一台光纤液位、倾角检测仪可以支撑两个油罐物理量监测共用。
光纤/激光气体检测仪是利用待测气体对特定波长的激光具有吸收作用的原理而设计的高精密检测仪器。
本仪器通过检测激光光强被吸收的强弱来判断被测环境中待测气体的浓度。
光纤光栅传感器原理及应用(武汉理工大学)1光纤光栅传感原理光纤光栅就是利用紫外光曝光技术,在光纤中产生折射率的周期分布,这种光纤内部折射率分布的周期性结构就是光纤光栅。
光纤布喇格光栅(Fiber Bragg grating ,FBG )在目前的应用和研究中最为广泛。
光纤布喇格光栅,周期0.1微米数量级。
FBG 是通过改变光纤芯区折射率,周期的折射率扰动仅会对很窄的一小段光谱产生影响,因此,如果宽带光波在光栅中传输时,入射光将在相应的波长上被反射回来,其余的透射光则不受影响,这样光纤光栅就起到了波长选择的作用,如图1。
图1 FBG 结构及其波长选择原理图在外力作用下,光弹效应导致折射率变化,形变则使光栅常数发生变化;温度变化时,热光效应导致折射率变化,而热膨胀系数则使光栅常数发生变化。
(1)光纤光栅应变传感原理光纤光栅反射光中心波长的变化反映了外界被测信号的变化情况,在外力作用下,光弹效应导致光纤光栅折射率变化,形变则使光栅栅格发生变化,同时弹光效应还使得介质折射率发生改变,光纤光栅波长为1300nm ,则每个με将导致1.01pm 的波长改变量。
(2)光纤光栅温度传感原理光温度变化时,热光效应导致光纤光栅折射率变化,而热膨胀系数则使光栅栅格发生变化。
光纤光栅中心波长为1300nm ,当温度变化1摄氏度时,波长改变量为9.1pm 。
反射光谱入射光谱投射光谱入射光反射光投射光包层纤芯光栅光栅周期2光纤光栅传感器特点利用光敏元件或材料,将被测参量转换为相应光信号的新一代传感技术,最大特点就是一根光纤上能够刻多个光纤光栅,如图2所示。
光纤光栅传感器可测物理量:温度、应力/应变、压力、流量、位移等。
图2 光纤光栅传感器分布式测量原理光纤光栅的特点: ● 本质安全,抗电磁干扰● 一纤多点(20-30个点),动态多场:分布式、组网测量、远程监测 ● 尺寸小、重量轻; ● 寿命长: 寿命 20 年以上3目前我校已经开展的工作(部分)3.1 基于光纤光栅传感的旋转传动机械动态实时在线监测技术与系统利用光纤光栅传感技术的特性,实现转子运行状态的非接触直接测量。
一种分布式光纤光栅电缆温度传感器张燕君;康瑞雪;娄俊波;韦波;李进;陈凌军;苏玉玲【摘要】提出了一种新型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.基于热传导方程和边界条件的基础上,采用有限元法对电缆温度场进行了分析,为监测电缆温度提供了理论依据.光纤光栅本身不带电,抗辐射和电磁干扰能力强,耐高压和腐蚀,非常适合用做高压电力环境中的温度传感器.通过光纤光栅的温度特性实验,在20~100 ℃的温度范围内,光纤光栅的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.8%.通过对标准的热电偶温度传感器与光纤光栅温度传感器的对比实验,表明该系统测量时间-温度变化曲线跟随性好,温度差均小于1 ℃,符合电力电缆温度状态在线监测的使用要求.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2010(040)004【总页数】5页(P405-409)【关键词】电缆;温度场;光纤光栅;温度在线检测系统【作者】张燕君;康瑞雪;娄俊波;韦波;李进;陈凌军;苏玉玲【作者单位】燕山大学信息科学与工程学院,河北,秦皇岛,066004;海湾安全技术有限公司,河北,秦皇岛,066004;燕山大学信息科学与工程学院,河北,秦皇岛,066004;燕山大学信息科学与工程学院,河北,秦皇岛,066004;燕山大学信息科学与工程学院,河北,秦皇岛,066004;燕山大学信息科学与工程学院,河北,秦皇岛,066004;燕山大学信息科学与工程学院,河北,秦皇岛,066004;燕山大学信息科学与工程学院,河北,秦皇岛,066004【正文语种】中文【中图分类】TP212.111 引言电缆是电力系统的重要组成部分,由于电缆常置于地下,其潜在的老化和缺陷不易被发现,随着运行时间的增加,有可能因为电缆过热或者短路而导致火灾。
如能在事故发生早期通过温度测量进行预警并迅速采取措施,就能有效避免此类事故。
由于在高压传输环境中电压高、电流大、磁场强,传统的电类测温只能对局部位置进行测温,无法对整条线路进行温度监测。
基于光纤光栅传感的变压器绕组温度检测系统作者:刘小红吴怀玉任济双谢奇峰富容国禚莉来源:《现代电子技术》2013年第03期摘要:传统温度传感器受到周围环境因素的影响很大,系统采用抗干扰能力强并且对温度极其灵敏的光纤光栅传感器。
利用光信号的测量和传输,再解调成温度信号。
分析了光纤光栅传感器的原理和系统构成,介绍了软件和硬件的实现。
最后的实验结果证明了系统具有较高的测量精度,可满足变压器绕组高精度温度测量要求。
关键词:变压器;光纤光栅;温度监测;绕组测温中图分类号: TN710⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2013)03⁃0168⁃030 引言在电力系统中,温度过高是导致火灾产生的重要原因。
电力变压器作为现代电力系统中的重要设备,其绕组温度的高低直接影响变压器的绝缘性和老化率,进而影响电力系统的运行安全。
正常情况下,热点温度的常用基准值为98 ℃,老化率与温度之间的关系是在基准温度上,每上升6 ℃老化率增加一倍,每下降6 ℃寿命可延长一倍。
热点温度如果超过允许值,不仅会影响变压器的使用寿命,还会影响变压器的运行安全。
因此,对变压器绕组温度进行实时监测,通过监测温度进行预警并采取有效措施,则可以减少相应的事故发生。
目前,传统的变压器绕组温度的监测方法是电信号测量和红外测量[1]。
基于电信号的测温系统如热电偶、电阻温度计等,这类电信号的传感器容易受到电磁场的干扰,测量效果不好。
红外测温实际上属于非接触测温,虽然此方法灵敏度和准确度都很高,但是却很容易受到周围环境和电磁场的干扰,而且需要人工操作,无法实现无人在线监测。
另外,红外测温仪无法安装到变压器内部,只能测量变压器表面的温度,误差较大。
光纤测温系统是最近几年应用在电力系统中的令人满意的测温方法,由于光纤传感器本身防爆、绝缘、抗电磁干扰、质量轻、体积小,具有良好的可操作性和埋入性;时域变换性好,易于多点分布测量,并可单线多路复用,构成传感网络和阵列,便于波分时分复用[2⁃5]及分布式传感。
光栅光纤线型感温火灾探测器的信号处理单元关键词: 光栅光纤线型; 感温火灾探测器; 信号处理摘要:随着技术的发展,感温火灾探测器作为一种先进的新型火灾灾害预防技术正在不断得到发展,尤其是光栅光纤线型感温火灾探测器的研究和应用以及其信号处理单元的研制方面发展迅速。
针对这一类检测系统,本文提出一种高灵敏度、低成本、低功耗的-光栅-光纤线型感温火灾探测器信号处理单元系统。
该系统通过火灾探测器的温度信号,检测到本地环境的温度变化,根据当前温度情况及内部温度报警和火灾预警设定值,及时发出报警信号,为防灾警戒提供及时准确的信息。
本系统的具体设计方案的细节和分析,以及实验结果表明,本系统的可靠性和稳定性均较高,能够满足大多数需求。
全文:随着技术的发展,感温火灾探测器作为一种先进的新型火灾灾害预防技术正在不断得到发展。
这种火灾探测器利用温度变化对光衰减的影响,通过光纤线传输温度信号,可以及时发现火灾现场的温度变化,从而实现快速精准地获取火灾灾害信息。
尤其是光栅光纤线型感温火灾探测器的研究和应用以及其信号处理单元的研制方面发展迅速,但还存在一些技术瓶颈,如火灾探测器的灵敏度、以及探测系统的低功耗和低成本等。
针对这一类检测系统,本文提出一种高灵敏度、低成本、低功耗的光栅光纤线型感温火灾探测器信号处理单元系统。
本系统以微控制器为核心,将火灾探测器的温度信号及时传输到单元外部系统,根据当前温度情况及内部温度报警和火灾预警设定值,判断出当前是否存在火灾灾害,如果存在,及时发出报警信号,为防灾警戒提供及时准确的信息。
本系统中采用了热敏电阻作为温度检测器,该电阻可以改变其电阻随温度变化而变化,其变化规律是线性的,能够很好的反映内部物体的温度变化情况。
经过实验研究表明,实现火灾报警系统的最佳设计参数是:信号采样时间为0.025s,报警时机为60s,采样间隔为0.015s,报警阈值为100℃,实验结果显示,所设计的系统具有高精度、高灵敏度、低成本、低功耗等优点,能够有效地检测火灾,早期发现火灾,从而使火灾得以有效控制,避免造成进一步的损失和损害。
变电站10KV开关柜温度监测技术分析与应用摘要:随着时代不断的发展,整体技术的提高,10kV变电站开关柜内隔离刀闸触头接触部位、开关小车触头接触部位、导电排搭接部位、电缆头连接部位在运行中可能会产生发热缺陷,引发短路故障,造成大面积停电,降低了10kV用户供电可靠性并带来重大经济损失。
分析示温蜡片温度监视技术、手持红外测温技术、有源传感器无线测温技术及无源传感器无线测温技术优缺点,并结合变电站10kV 开关柜结构、巡视及检修维护的特点,提出了变电站10kV开关柜内温度监测技术优化组合方案,实现了变电站10kV开关柜内设备温度的有效监测,保障了变电站10kV开关柜安全可靠运行。
关键词:变电站;变电站10kV开关柜;温度监测技术引言现代社会对电能的依赖性极高,用电密度越大的地区对电的依赖性越高,因而对供电设备的可靠性提出了越来越高的要求。
做为目前普遍使用的小车式变电站10KV开关柜由于断路器与变电站10kV开关柜之间采用插头联接,当小车与变电站10KV开关柜因制造、运输及安装不良等都将引起触头接触不良,接触电阻增大,出现触头温升过高,甚至烧毁,造成停电,这些现象在大电流变电站10KV开关柜如进线柜上尤为突出,且影响极大。
为避免此类事故的发生,开发一种能即时监测触头温升的装置显得非常迫切(国外已有个别公司开发了这类产品)。
由于高压开关触头处于高电压、高温度、强磁场以及极强的电磁干扰环境中,要实现对触头的测温,必须解决电子测量装置在上述恶劣环境条件下的适应性。
目前测温工作方式基本上采用被动式测温或主动式测温两种形式。
被动式测温采用接收被测量点幅射出的远红外波,通过判断远红外波长来确定测量点温度;而主动式测温则是通过埋设在测量点的温度传感器直接测量温度。
1在线监测温度装置的概述该装置由温度传感器装置和显示报警装置两部分组成,分别安装于高压测温部位和面板上,高、低压之间通过无线方式传输数据,特殊场合,也可采用超声波或光电方式完成数据传输。
什么是布拉格光纤光栅传感器?布拉格光纤光栅可以作为一种光纤传感器,它和光纤传感器一样,与传统的电传感器相比有着许多不可替代的优点,如:不受电磁干扰,重量轻,体积小,不受腐蚀等。
一、布拉格光纤光栅传感器的特点1978年加拿大握太华通信研究中心的K.O.Hin及其同事首次在掺锗石英光纤中发现光纤的光敏性,并采用驻波法制成世界上第一只光纤光栅。
但是由于这种刻写方法的效率很低且灵活性差,在光纤光敏性被发现后的十年内未引起很大的注意。
直到1989年,美国联合技术研究中心的GMetlz等人利用高强度的紫外激光所形成的干涉条纹对光纤进行侧面横向曝光来产生光纤纤芯中的折射率调制,即形成光纤光栅。
这种刻写方法效率高,且灵活性好,可以刻写不同周期的光纤光栅。
横向写入法的发明使光纤光栅技术取得了突破性的进展,此后的十多年里,光纤光栅一直是光纤通信和光纤传感领域的研究热点之一。
布拉格光纤光栅可以作为一种光纤传感器,它和光纤传感器一样,与传统的电传感器相比有着许多不可替代的优点,如:不受电磁干扰,重量轻,体积小,不受腐蚀等。
且由于它是波长编码的,使得它与传统的光纤传感器相比,又有许多优点,如:精度不受光源强度影响,受环境影响小,更加容易复用和实现分布式传感等。
利用光纤布拉格光栅传感系统复用能力强,重量轻,体积小等优点,埋入监测材料中可以方便地实现准分布式测量,因而是最有希望的智能传感网络技术。
光纤光栅传感器的应用范围非常广,民用工程中的结构监测是光纤光栅传感器应用的一个热点,在桥梁、建筑、海洋石油平台、油田及航空、大坝等工程都可以进行实时安全的温度及应变监测。
基础结构的状态,力学参数的测量对于桥梁、大坝、隧道、高层建筑和运动场馆的维护是至关重要的,通过测量建筑物的分布应变,可以预知局部荷载的状态。
光纤光栅传感器既可以贴在现存结构的表面,也可以在浇筑的时候埋入结构中对结构进行实时测量,监视结构缺陷的形成和生长。
另外,多个光纤光栅传感器可以串接成一个网络对结构进行准分布式检测,传感信号可以传输很长距离送到中心监控室进行遥测。
桥梁健康监测系统方案2010年9月北京凯源泰迪科技发展有限公司Beijing Countertide Technology&Development Co., Ltd.目录一、北京凯源泰迪科技发展有限公司简介 (3)二、桥梁健康状态实时监测的意义和必要性 (4)三、传统桥梁检测方法 (6)四、基于光纤光栅传感技术的桥梁监测系统 (7)五、桥梁监测内容及系统构成 (9)5.1 桥梁结构健康监测与安全评价系统构成 (9)5.2 桥梁光纤监测设备应用一览表 (10)六、桥梁监测相关产品 (11)6.1 桥梁结构应力(应变)监测 (11)6.1.1 CTTD-S100自温补表面光纤光栅应变计 (11)6.1.2 CTTD-S200高分辨率表面安装式光纤光栅应变计 (11)6.1.3 CTTD-S400埋入式光纤光栅应变传感器 (12)6.2 温度分布监测 (12)6.2.1 CTTD-T400表面式光纤光栅温度传感器 (12)6.2.2 CTTD-T100埋入式光纤光栅温度传感器 (12)6.3 索力监测 (13)6.4 位移监测 (14)6.5 地下水位监测 (14)6.6 振动监测 (14)6.7 光纤传感数据采集设备 (15)6.7.1 CTTD-A01-16光纤传感分析仪 (15)6.7.2 CTTD-A02光纤传感分析仪 (17)一、北京凯源泰迪科技发展有限公司简介北京凯源泰迪科技发展有限公司总部位于北京市西城区,技术依托中国科学院微系统所传感技术国家重点实验室及中国科学院力学所,主要从事自主科技的光电器件、光电设备的研发、生产及销售,拥有光纤光栅传感和光纤DTS分布式传感和光纤MEMS传感三大类别的全系列产品线和核心技术,并围绕公司核心产品,为客户提供系统级解决方案。
光纤光栅传感产品线主要包括CTTD-A01大容量光纤传感分析仪、CTTD-A02系列高速光纤传感分析仪、CTTD-T系列光纤光栅温度传感器、CTTD-S系列光纤光栅应变传感器、CTTD-P系列水位/压力传感器、CTTD-D系列位移传感器。
基于光纤传感技术的智能结构健康监测系统设计智能结构健康监测系统是一种基于光纤传感技术的先进监测系统,可应用于建筑、桥梁、飞机等结构的安全评估和结构健康监测。
本文将重点介绍基于光纤传感技术的智能结构健康监测系统的设计原理、传感器布置和数据分析方法。
设计原理基于光纤传感技术的智能结构健康监测系统利用光纤传感器来实时监测结构的应力、应变、温度等参数。
一般采用光纤布拉格光栅传感器(FBG)作为传感器,将其粘贴或固定在结构物的关键部位。
当结构发生变形或受力时,FBG传感器会改变其反射光波的频率,通过测量反射光波频率的变化,可以计算出结构的应力、应变等指标。
传感器布置在智能结构健康监测系统中,传感器的布置十分重要。
通常,传感器应布置在结构的关键部位,如梁柱连接处、支座、结构的受力集中处等。
传感器的数量和位置应根据具体结构的特点和设计要求而定。
为了保证监测的准确性,应确保传感器与结构物之间的接触紧密,同时防止传感器受到外界干扰。
数据分析方法基于光纤传感技术的智能结构健康监测系统能够实时获得大量的监测数据,因此,如何高效地分析这些数据至关重要。
常见的数据分析方法包括波长解调和时间域解调。
波长解调通过监测FBG传感器反射光波频率的变化来计算结构的应力、应变,优点是准确性高,缺点是实时性差。
时间域解调则通过监测光纤传感器的光功率变化来实时分析结构的应力、应变,优点是实时性强,缺点是准确性稍逊。
此外,智能结构健康监测系统中还可以采用振动分析、频域分析和模态分析等方法对结构进行全面评估。
振动分析通过监测结构的振动信号来评估结构的健康状态,对于结构的自振频率和振动模态进行分析。
频域分析基于结构的频谱密度函数,可以获取结构的频率响应特性。
模态分析则通过观察结构在不同模态下的振动形态,分析结构的固有振动特性。
除了上述传感器布置和数据分析方法外,智能结构健康监测系统还可以与云端平台结合,实现数据的远程传输和共享。
通过云端平台,监测数据可以被多个用户实时获取和分析,从而提高结构的安全性和可靠性。
矿用全光纤数字化顶板动态在线监测系统导语顶板灾害是煤矿五大灾害之首,实现煤矿顶板的在线监测是有效预防顶板灾害的必要环节。
本期由能源科技成果转化服务平台推荐的《矿用全光纤数字化顶板动态在线监测系统》,是基于光学原理,采用无源本安设计、专门针对煤矿顶板灾害研发的新一代在线监测系统。
该系统对顶板离层、锚杆、锚索载荷、煤岩层应力进行多参数实时监测;系统无分站,传感器不带电且具有极高的抗干扰能力,可实现超长距离传输和多参数综合分析,研究形成了监测与治理相结合的顶板综合防治解决方案,最大限度的防止顶板事故发生。
一、系统概述矿用全光纤数字化顶板动态在线监测系统是基于光学原理,采用无源本安设计专门针对煤矿顶板灾害研发的新一代在线监测系统。
系统采用光纤传感技术对顶板离层、锚杆、锚索载荷、煤岩层应力进行多参数实时监测;系统主机采用多参数、大容量设计,可同时实现对顶板离层、锚杆(索)应力及钻孔应力的实时在线监测,传感器均为光学无源本安型设计的光纤传感器,具有极高的抗干扰能力。
系统无分站,传感器不带电,可实现20km长距离传输,多参数综合分析,不仅及时准确掌握顶板动态变化规律,还能为合理支护参数,解决支护不足或者过度支护问题提供数据分析依据。
大量程可视化离层(位移)传感器为国内首创,技术水平达到“国际先进”水平。
系统架构拓扑图二、系统技术参数1.系统主机技术指标序号项目单位参数1 工作方式/ 连续监测2 显示方式/ 液晶显示3 通讯端口/ 网口4 传感器接口/ 采用标准SC/APC接口5 响应时间s <306 传输距离km 207 单通道容量个 48 支持通道数个8/16/329 传感器工作环境℃0~4010 监测仪供电V 127/660/11402.光纤传感器技术指标序号项目单位参数1 工作方式/ 连续监测2 显示方式/ 液晶显示3 通讯端口/ 网口4 传感器接口/ 采用标准SC/APC接口5 响应时间s <306 传输距离km 207 单通道容量个 48 支持通道数个8/16/329 传感器工作环境℃0~4010 监测仪供电V 127/660/1140三、系统功能系统显示界面截图显示功能:满足多种类型图表、系统图、曲线图、棒图等现实要求。
光纤光栅边坡光纤光栅边坡是一种新型的边坡监测技术,它采用光纤光栅传感器对边坡进行实时监测,能够提供准确、可靠的数据,有效预测和预警边坡的发生及变形。
本文将详细介绍光纤光栅边坡的原理、优势以及应用前景。
光纤光栅边坡是利用光纤光栅传感器对边坡进行监测的一种技术。
光纤光栅是一种利用光的散射原理来感知物理量的传感器,通过在光纤中形成具有周期性折射率变化的光栅结构,当外界物理量发生变化时,会导致光纤光栅中光的散射发生变化,进而可以通过测量这种光的散射变化来获得被监测物理量的信息。
在光纤光栅边坡监测中,通常将光纤埋设在边坡中,通过浸泡在水中使其受到水波的影响,进而判断边坡的稳定性。
当边坡发生位移或变形时,水波的传播速度会发生变化,进而导致光纤光栅中的光散射发生变化。
通过监测光纤光栅中光散射的变化,可以判断边坡的变形情况,从而实现对边坡的实时监测和预警。
相比传统的边坡监测技术,光纤光栅边坡具有以下几个优势。
首先,光纤光栅传感器可以实现对整个边坡的全面监测,不受监测点位置和数量的限制。
这一点在边坡高度较大、复杂形状的情况下尤为重要,能够提供更加全面准确的监测数据。
其次,光纤光栅边坡可以实现实时监测,监测数据的获取、传输和分析都可以实现自动化,减少了人力资源的需求,同时也提高了监测数据的准确性和时效性。
此外,光纤光栅边坡具有较高的灵敏度和分辨率,可以实现对边坡微小位移和变形的监测,提供更详细的变形信息,有助于对边坡的稳定性进行更准确的评估和预测。
光纤光栅边坡技术在边坡监测领域有着广阔的应用前景。
首先,光纤光栅边坡可以应用于各类边坡的监测,包括土石边坡、混凝土边坡、岩石边坡等。
其次,光纤光栅边坡可以应用于不同类型的边坡工程,包括公路、铁路、水电站、矿山等。
再次,光纤光栅边坡可以应用于不同地质环境下的边坡监测,包括山区、河谷、高原、海岸等。
最后,光纤光栅边坡可以与其他监测技术相结合,如GPS、测绘、雷达等,形成多传感器数据融合的边坡监测系统,提供更加全面准确的边坡监测数据。
光纤光栅在线监测系统 FBG-9900光纤光栅在线监测系统 产品名称:光纤光栅在线监测系统 产品型号:FBG-9900
1 引言 光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的,以光波为载体,光纤为媒介,感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒介的光纤,具有一系列独特的,其它载体和媒介难以相比的有点。具有本身不带电,体积小,质量轻,易弯曲,可靠性好,测量精密度高,抗电磁干扰、抗雷击等优点。能实现对温度、湿度、压力、应变、振动,位移及加速度等参数的精确测量。特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制,环境恶劣等场合下使用。因此,光纤传感技术一问世就受到极大重视,几乎各个领域都在进行研究和应用,产业得到蓬勃发展。
系统介绍 北京金石智信科技有限公司研发的光纤光栅在线监测系统QTSD-CF01,采用光放大器(OA)和波分复用(WDM)技术以增加传输距离和比特率,并结合公司独特的光栅切趾技术,使解调仪和光纤光栅传感器的精度和可靠性处于国际领先水平。另外本公司研发的光纤光栅在线监测系统,已通过国家消防认证和ISO9001质量管理认证。
系统原理 光纤光栅传感技术隶属光纤传感技术的一种,它是通过紫外激光照射位于光纤上方的相位掩模板后,在光纤内部形成的一段长为10-15mm的栅状结构,因而被称为“光纤光栅”(Fiber Bragg Grating,FBG)。 光纤光栅是利用光纤材料的光敏性:即外界入射光子和纤芯相互作用而引起后者折射率的永久性变化,用紫外激光直接写入法在单模光纤(直径为0.125 mm~0.25 mm)的纤芯内形成的空间相位光栅,其实质是在纤芯内形成一个窄带的滤光器或反射镜,制作完成后的光纤光栅相当于在普通光纤中形成了一段长度为10 mm左右的敏感区,该区域波长在温度、应变等作用下发生偏移,通过测量中心波长的偏移,可以准确感测温度、压力、应变及位移的变化。 产品名称:光纤光栅在线监测系统 产品型号:FBG-9900
2 系统组成 光纤光栅传感系统主要由光纤光栅解调仪、光纤光栅传感器、传输光缆等组成。光纤光栅解调仪主要为传感器提供光源激励,并将光纤光栅传感器经光缆远程反射回来的光信号进行光电转换,数字量识别并以温度、应变、压力、位移等物理量的方式,在本机终端显示,存储和分析,根据要求进行数据上传或信息上报。或由计算机系统实施故障诊断、报警及控制。
1、光纤光栅解调仪 功能:同时对测量的温度、湿度、压力、应变、振动,位移及加速度等多种传感器采集的信号进行处理,可以实时观测各个监测点的数据。
2、光栅传感器 功能:实时采集数据。目前包括温度、湿度、压力、应变、振动,位移及加速度等多种传感器。根据不同结构特点,监测范围以及安装要求的不同,又分为多种子分类的传感器。
3、传输光缆 功能:现场敏感元件及数据媒介 4、组态软件 功能:显示实时数据、报警信息、历史数据、分析报表等。 5、分析软件 功能:采集光信号,并将其转换为数字信号,并对采集的数据进行分析,通过图表的方式实时显示出来。 产品名称:光纤光栅在线监测系统 产品型号:FBG-9900
3 系统特点 布点容量大 系统组网灵活,可多只传感器公用一根传输光纤。光感器采用波分复合技术,只要各个传感器的中心波长区分开,就可在一根光纤上同时混合接入,同时测量多个点的温度、湿度、压力、应变、振动,位移及加速度等多种物理变量。从而实现工程的分布式测量。
抗电磁干扰,电绝缘性能好
无电监测,本质防爆,非常适合用于电力测温、石化消防等项目。传感器安
装现场不需要供电,不会引起雷击、短路等安全性问题。 可靠性好,传输距离远 传感器采用光信号探测和传输,对环境干扰不敏感,系统稳定性好,解调仪探测距离能达到30km。
能够实现高速动态在线监测 解调仪的数据采集频率能达到1~200MHz,多个传感器数据同步实时采集。 测量精度高 以光波长表征被测量,不受光源功率的波动、光纤微弯效应和耦合损耗等因素影响;精确的透射和反射特征,使其更加准确的反映了物理量的变化。
传感器结构简单、尺寸小、便于安装 传感器体积小、质量轻、对结构影响小,尤其适合于埋入材料内部,构成智能材料或结构。
抗腐蚀性 能够在高水压、潮湿、高温等恶劣施工环境下工作,传感器寿命长。 个性定制 针对不同结构特点,实施个性化解决方案。系统以电子地图或虚拟空间位置的方式实时显示各监测点的编号或位置,可对光纤传输线路的位置准确定位,方便管理人员操作和维护,能提供历史数据查询。
维护费用低、安装方便 产品质量好,尺寸小,易于安装,减少了安装及维护费用。 程序界面友好,简单易学 本系统分析软件,采用通用界面,所需信息可以定制的显示在程序界面上,简单易学,操作简单。 产品名称:光纤光栅在线监测系统 产品型号:FBG-9900 4 解调仪参数
QTSD-CF01型光纤光栅高速智能解调仪,为光纤光栅传感器阵列提供输入光源并对传感器输出的光信号进行解析。支持温度、应变、加速度、压力、位移等多种光纤光栅传感器网络的监测和多种类型传感器混合组网的监测。
QTSD-CF01 采用自有DSP技术,运行速度快,可靠性高,性能稳定,该系统采用目前最新的滤波技术,具有更高性能的指标和更长的使用寿命。系统内嵌高性能处理器,具有采样频率高(多通道400Hz同时采集),测量基础高,波长解调精度为±2pm,分辨率1pm;可用于动态和静态监测,施工过程监测,工程长期监测等广泛的测量场合。光纤光栅传感智能解调仪兼容性好,具备以太网,串口以及USB等多种接口,可与自动化系统,远程图像监控系统,消防系统等融为功能更加强大的综合系统,测点多,尤其适合需要使用大量传感器的监测系统。
技 术 指 标 型号 QTSD-CF01
主要指标 通道数 1,4,8,16,32通道 (可定制) 每通道容量 温度:20; 应变:18; 压力:12; 位移:12; 加速度:12 波长间距 最小值0.4nm 采样频率 1Hz、2Hz、5Hz、10Hz、20Hz、50Hz、100Hz、200Hz 外形尺寸 436 mm×460 mm×180 mm 响应时间 0.1S
测量参数 温度 分辨率:0.1℃;测量精度:±0.5℃ 应变 分辨率:<0.1%F.S.;测量精度:<0.3%F.S. 压力 分辨率:<0.03%F.S.;测量精度:<0.3%F.S. 位移 分辨率: <0.1%F.S.;测量精度:<0.3%F.S. 加速度 分辨率:7.5×10-7nm/Hz;测量精度:0.2mg/Hz
电子参数 工作电压 220V±10%,50Hz 最大功耗 典型值:30W;最大值:40W 数据接口 100M以太网/RS232/RS485//USB 光纤接口 LC/FC/APC
环境参数 工作环境/工作湿度 -10~40℃/0~80%RH无凝露 存储环境/存储湿度 -20~80℃/0~95%RH无凝露
光学参数 波长范围 1525~1565nm 波长分辨率 1pm 波长重复性 典型值:1pm;最大值:2pm 波长精度 ±3pm 动态探测范围 输出光功率:0~-20dB,最小可探测的光功率:-70dB 产品名称:光纤光栅在线监测系统 产品型号:FBG-9900 5 GDGT-01光纤光栅温度传感器
GDGT-02光纤光栅温度传感器 GDGT-03光纤光栅温度传感器
传感器参数 说明:GDGT-01光纤光栅温度传感器是针对电力行业(如发电
厂、供电部门变电站、无人值守变电站)的严酷环境开发的新型温度传感器。其封装材料采用绝缘等级高、耐高温的高分子材料。双端出纤形式便于组网监测。 特点:全光网络、本质防爆、抗电磁干扰、防雷击、耐高温、绝
缘等级高、双端出纤便于组网。 用途:高压开关测温,电缆接头测温,铜铝排压接面测温,干式
变压器测温,高压母线测温。
说明:GDGT-02光纤光栅温度传感器是针对电力行业(如发电
厂、变电站、无人值守变电站)的严酷环境开发的新型温度传感器。其封装材料采用绝缘等级高、耐高温的高分子材料。单端出纤,体积小,不影响被测设备的正常运行,且安装方便可靠。 特点:全光网络、本质防爆、抗电磁干扰、防雷击、耐高温、绝
缘性好、体积小、安装方便。 用途:高压开关测温,电缆接头测温,铜铝排压接面测温,干式
变压器测温,高压母线测温。
说明:GDGT-03光纤光栅温度传感器是针对石化行业(如储油
罐、储气罐)开发的新型温度传感器。采用防水、防静电的封装方式,传感器尾纤也采用防静电光缆,彻底杜绝了因摩擦产生静电带来的安全隐患。 特点:全光网络、本质防爆、抗电磁干扰、防雷击、防静电、良
好密封性、体积小、安装方便。 用途:储油罐测温,储气罐测温,化学罐测温,隧道温度监测,
地铁火灾监测,煤矿火灾监测。
指标 参数 光栅中心波长 1525~1565nm 光栅反射率 >85% 标准量程 -30℃~+200℃ 测量精度 ±0.5℃ 分辨率 0.1℃ 封装形式 耐高温绝缘材料 安装方式 表面粘贴/捆绑 尾纤类型 高温绝缘光缆 连接方式 熔接或FC/APC 外形尺寸 60X8X8mm
指标 参数 光栅中心波长 1525~1565nm 光栅反射率 >85% 标准量程 -30℃~+200℃ 测量精度 ±0.5℃ 分辨率 0.1℃ 封装形式 耐高温绝缘材料 安装方式 表面粘贴 尾纤类型 高温绝缘光缆 连接方式 熔接或FC/APC 外形尺寸 26X3X3mm
指标 参数 光栅中心波长 1525~1565nm 光栅反射率 >85% 标准量程 -30℃~+100℃ 测量精度 ±0.5℃ 分辨率 0.1℃ 封装形式 铜(表面镀镍) 安装方式 捆绑 尾纤类型 防静电光缆 连接方式 熔接或FC/APC 外形尺寸 φ8X100mm