分布式光纤测温系统在混凝土温度监测的应用

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混凝土大坝分布式温度监测系统应用研究

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｉｎｒｇ；ｃｏｎｃｒｅｔｅｄａｍ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ；ｓｕｒｖｉｖａｌｒａｔｅ
１引
ＹＥＺｈｉｑｉａｎｇ，ＪＩＡＯＳｈｅｎ￣ｉｅ，ＺＨＡＮＧＹａｃｈｕａｎ，ＹＥＭｉｎ
（ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＳｃｈｏｏｌ，Ｃｈａｎｇ ’ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００６４，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｓａｆｅｔｙｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｄａｍｄｕｒｉｎｇｉｔｓｉｎｉｔｉａｌｐｅｒｉｏｄｏｆｃｏｎｓｔｕｃｒｔｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ，ａｄｉｓｔｒｉｂｕ — ｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ

基于分布式光纤传感技术的混凝土振捣质量监控施工工法(2)

基于分布式光纤传感技术的混凝土振捣质量监控施工工法基于分布式光纤传感技术的混凝土振捣质量监控施工工法一、前言随着工程施工技术的不断发展，对混凝土振捣质量的要求也越来越高。

本文将介绍一种基于分布式光纤传感技术的混凝土振捣质量监控施工工法，该工法通过光纤传感技术实时监测混凝土固化过程中的振捣强度，提高了施工质量的可控性和一致性。

二、工法特点该工法的主要特点是通过将光纤传感器布设在混凝土内部，实时监测混凝土的振捣强度，并通过数据分析和处理，及时调整振捣设备的工作参数，保证混凝土振捣质量的稳定和一致性。

相比传统的质量监控方法，该工法具有非侵入性、实时性和准确性的优势。

三、适应范围该工法适用于各类混凝土结构的施工，包括建筑物、桥梁、坝体等。

无论是小型建筑还是大型工程，都可以通过该工法实现混凝土振捣质量的监控和控制。

四、工艺原理该工法基于分布式光纤传感技术，通过在混凝土内部布设光纤传感器，实时监测混凝土的振捣强度。

传感器将收集到的信号传输至监测系统，通过数据分析和处理，得出混凝土振捣质量的参数，并提供实时的监控和预警信息。

五、施工工艺施工工艺分为准备阶段、振捣施工阶段和收尾阶段。

准备阶段包括设备准备、光纤传感器的铺设和连接等。

振捣施工阶段包括调整振捣设备的参数、监测混凝土振捣质量并实时调整振捣过程。

收尾阶段包括对振捣设备的清洁和维护。

六、劳动组织在施工过程中，需要组织一支技术熟练的施工队伍，包括操作人员、监测人员和数据分析人员等。

七、机具设备该工法所需的机具设备主要包括混凝土振捣设备、光纤传感器和监测系统。

混凝土振捣设备应选用具有可调节振捣参数的设备，光纤传感器应具备高灵敏度和抗干扰能力，监测系统则需要具备数据处理和分析的功能。

八、质量控制通过实时监测混凝土的振捣强度，可以及时调整振捣设备的参数，保证混凝土振捣质量的稳定和一致性。

同时，可以通过数据的统计和分析，进行质量控制的评估和管理。

九、安全措施在施工过程中，需要注意光纤传感器的布设和连接过程中的安全问题。

分布式光纤测温系统在电缆温度监测中应用

分布式光纤测温系统在电缆温度监测中应用肖恺;李平;罗巧梅;张静;杨峰;赵浩【摘要】In view of the present fire detection problems for power cable safety,a distributed fiber temperature detecting system is proposed in this paper. The optical time domain reflection technology and Raman scattering technique are adopted in the system,which is composed of temperature detection host computer,temperature detection cable and CSM host,and has high sensitivity and positioning accuracy. The surface temperature of power cable is got by the fiber cable,passed to the temper-ature detecting host computer for data analysis,and displayed the power cable temperature status and alarm on the CSM host. In order to verify the effectiveness of the distributed fiber temperature detecting system,a temperature detecting experiment was car-ried out in a domestic tunnel. The experimental results proved that the system can accurately response the real-time status of field running power cable,timely find and position the temperature abnormal points;when the cable surface temperature ex-ceeds the preset warning temperature value,the system outputs an alarm signal immediately to avoid the accident of the power line.%针对目前电力电缆安全中突出的火灾探测问题，提出了一种分布式光纤测温系统，该系统采用光时域反射技术和拉曼散射测温技术，由测温主机、测温光缆及CSM主机构成，具有极高的灵敏度和定位精度。

分布式光纤温度测量系统在电缆温度测量的应用

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。

分布式光纤光栅传感技术在混凝土梁监测中的应用

ＡｐｐｉａｉｎｆＤｉｔｉｕｅｌｔｏｏｓｒｂｔｄＦＢＧｃｏｏｙｉｎｃｅｅＢｅｍｓＳｒｉｏｉｏｉｇｃＴｅｈｎｌｇｎＣｏｒｔａｔａｎＭｎｔｒｎ
ＪＡＮＧＣｅｇＩｈｎＨＯＮＧＷａｎ
外界温度或应力作用于光纤光栅时，改变了光纤光栅
性，且经常会在结构使用若干年后才出现损伤，因此导致传
统测量方法在混凝土结构健康监测领域效用有限。方面，一
的有效折射率和周期，致反射光的中心波长值发生漂移，导
混凝土结构的健康状况直接关系着各种基础设施尤其
是生命线工程的安全，从而影响国家经济和人民生命财产的安全。因此．混凝土结构实施长期健康监测非常必要。对
然而混凝土结构的损伤往往具有很建筑
２１００年第３期（第１４期）总３
分布式光纤光栅传感技术在混凝土梁监测中的应用
蒋程．万洪
（东南大学土木工程学院，苏南京江
２０９）１０６
［摘要】文章首先介绍了分布式光纤光栅传感技术监测混凝土梁的原理，然后进行了实验梁的静栽实验。结果表明：通
ｓｉｈｗｈｔｃｍｐｒｄｗｉｈｈｏｅｉａａｕｎｔａｕｅｎｓｔｒｄｔｏａｔａｎｇｕｅＦＢＧｕｔｓｏｔａｏａｅｔｔｅｔｅｒｔｃｌｖｌｅａｄｈｅｍｅｓｒｍｅｔｗｉｔａｉｉｎｌｓｒｉａｇｓｈｈｔｃｎｌｇｗｎｎｕｈａｃｒｃｎｅｉｂｌｔ．ｅｈｏｏｙｏｓｅｏｇｃｕａｙａｄｒｌａｉｉｙＫｅｒ：ＦＢＧ；ｃｎｒｔｅｍ；ｄｓｒｂｔｄｓｒｉｙｗｏｄｓｏｃｅｅｂａｉｔｉｕｅｔａｎ

基于分布式光纤的混凝土低温入仓监测试验及分析

２ＣｉａｈｅｏｅｏｐｒｉｎＹｃａｇ４３０，ｕｅＣｉａ．ｈｎｒｅＧｒｓｒｏａｏ，ｉｎ４０２Ｈｂｉｈｎ）ＴｇＣｔｈ，
Ａｂｔａｔｈｕｆｃｃｎｒｔｅｅａｕｅｉｒａｌｎｕｎｅｙｅｖｒｎｎｔｍｐｒｔｒｎｏａａｉｔｎｗｅｓｒｃ：ＴｅｓｒｅｏｃｅｅｔｍｐｒｔｒＳｅｔｉｆｅｃｄｂｎｉｍｅｔｅｅａｕｅａｄｓｌｒｒｄａｉｈｎａｇｙｌｏｏｐｕｉｇｉｉｈｔｍｐｒｔｒｅｓｎ．ｈｏｄｂｏｎｆｃｎｃｎｒｔｐｕｉｇｓｒａｅｂｅｎｗｏｅｉｍｏｉｒｄｉｅｌｏｒｎｎｈｇｅｅａｕｅｓａｏｓＴｅｃｌ — ｌｗｉｇｅｆｔｏｏｃｅｅｏｒｕｃｙｔｅｎｓｅｎｆｈｎｔｅｎｒａｏｔａｅｎｄｓｒｕｅｂｒｎｈＥｍｏｅＳｅｔｂｉｈｄｆｒｔｅｆｅｂｃｎｌｓｓｏｅｅａｕｅｆｌｎｒｅｉｂｓｄｏｉｔｂｔｄｆｅ．ａｄｔｅＦＭｄｌｉｓｌｅｏｈｅｄａｋａａｙｉｆｔｍｐｒｔｒｅｄａｄｃｅｐｍｅｉｉａｓｉｓｅｓｈｅｒｓｌｈｗｔａ，ｅｏｒｎｏｅｅａｕｅｃｎｒｔｎｈｇｅｅａｕｅｓａｏ，ｔｅｔｍｐｒｔｒｆｌｗｅｔｓ．Ｔｅｕｔｓｏｈｔｗｈｎｐｕｇｌｗｔｍｐｒｔｒｏｃｅｅｉｉｈｔｍｐｒｔｒｅｓｎｈｅｅａｕｅｏｏｒｒｓｉｌｙｒｃｎｒｔｉｅｒｄｃｄｍｏｅｔａ０ｏｎａｓｏｔｉｆｈｏｒｇｓｒｃｓｎｔｌｍａｎａｎｄａｅｏｃｅｅｗｌｂｅｕｅｒｈｎ１Ｃｉｈｒｔｌｍｅｉｅｐｕｎｕｆｅｉｏｌｉｔｉｅ．ｔｉａｗｅ

分布式光纤温度传感系统的研究与应用

分布式光纤温度传感系统的研究与应用近年来，分布式光纤温度传感技术在能源、环境、交通、通讯等领域逐渐得到了广泛应用。

本文将从该技术的原理、应用场景、优势和发展前景等方面进行探讨。

一、分布式光纤温度传感技术原理光纤传感器采用光学传感原理，利用材料透过性、反射性、色散等特性，对被测物理量进行监测与检测，并将监测结果用光信号进行传输。

分布式光纤温度传感技术采用光时间域反射技术，通过对光波在光纤中的传播和反射特性进行测量，可以实现对光纤长度上每个点的温度测量。

具体而言，它是通过控制和分析在光纤内散射回波的强度和时间来得到整个光纤内任意点温度的，从而实现分布式温度传感。

二、分布式光纤温度传感技术应用场景1.石油炼化和天然气开采方面。

分布式光纤温度传感技术能够实时监测油气管道的温度变化，并及时定位管道存在的故障和安全隐患，避免液体或气体泄漏危及人员和设备安全。

2.环境监测领域。

在水利、气象、海洋等环境监测中发挥重要作用。

3.农业温控方面。

在大棚温度、农田保温等方面应用广泛。

4.交通安全方面。

分布式光纤温度传感技术能够对桥梁、隧道、高速公路等交通设施进行温度监测，预测温度变化对交通带来的风险，提前采取措施维护道路安全保障。

5.工业生产方面。

在炉外温度、熔盐温度监测等生产环节中具有重要意义，可以提高工艺质量和工业效率。

三、分布式光纤温度传感技术优势1.不易受干扰。

传统的温度传感器通常需要使用电缆进行信号传输，并且传输过程中往往会受到电磁干扰、电感耦合等问题的影响，而光纤传感器则不会有这些问题。

2.测量精度高。

借助光波在光纤中的传播特性和散射回波的的物理特性，可以实现对光纤长度内任意一点的温度测量，并具有较高的测量精度和空间分辨率。

3.安装方便。

分布式光纤温度传感系统采用的是单根光纤，安装方便，且传感器的体积小、重量轻，可以适用于多种场地和工作环境。

四、分布式光纤温度传感技术的发展前景分布式光纤温度传感技术具有广阔的市场前景和应用潜力。

基于SPSS的分布式光纤实测大坝混凝土温度真实性检验

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基于 ‘ ｓ ’ Ｐｓ的分布式光纤实测大坝混凝土温度真实性错ｓｔ Nhomakorabeaｊ
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（．１中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院，州贵阳５００；．州乌江水电开发有限责任贵５０２２贵公司，州贵阳５００）贵５０２
摘要：盘江光照电站内铺设了大量的分布式测温光纤。基于对光照电站分布式光纤测温系统测得大坝混凝土温度在北
数据的掌握和了解，文章应用数学统计软件ＳＳＰＳ对分布式光纤实测大坝混凝土温度监控数据进行了方差分析和相关性
分析，时结合混凝土温度与其散热条件间的关系对测温数据进行分析。同分析结果表明，布式光纤实测大坝混凝土温度分
器相比，分布式光纤测温具有诸多优点：传感与集传输于一体’ 实现远距离测量与监控；次测定，可一藏可以获取整个光纤测温区域一维分布图；在一能
ａｄＨＵ吼，ｎＡＮＧ，ＧｍｙｇＩｖｓｉａｉｎ＆ＤｅｉｎＩｓｉｔ￣ｅｔｔｎｇｏｓｇｎｔｅｕｔ
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分布式光纤测温系统在混凝土温度监测的应用徐卫军1,2,李端有2,侯建国1Ξ(1.武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉　430070;2.长江科学院工程安全与病害防治研究所,湖北武汉　430010)摘　要:景洪电站大坝内铺设了接近6km的分布式测温光纤,规模属国内之最。

文章介绍了本工程不同混凝土层面测温光缆的铺设方式,并对如何控制光缆的拐弯半径、空间定位等埋设经验进行了总结。

特别是在目前国内没有相应规范参考的前提下,首创地提出了对特殊结构形式测温光缆的温度率定和伸长率检验方法。

对分布式光纤测温系统实测大坝混凝土温度的真实性、温度变化规律、不同层间温度分布及温度“峰值”等进行了分析和研究。

实测成果表明分布式光纤测温系统能快捷、准确的监测大坝混凝土结构内部温度场的变化,为有效评价大坝安全和稳定提供可靠的科学依据。

关键词:景洪电站;分布式光纤;测温系统;光缆率定;温度监测;成果分析中图分类号:T V431+19 文献标识码:A 文章编号:1006-3951(2005)06-0042-05 随着光电子信息技术的快速发展,光导纤维(简称光纤)作为一种特殊的信息传播材料,被广泛应用于通信和制作各类传感器。

分布式光纤集传感与传输为一体、一次获取的信息量大、可实现远距离测量与监控,被广泛应用于通信、国防军工、工业、火灾预警预报等领域。

近年来,我国正在将分布式光纤逐步应用于水利水电工程,用于大坝混凝土温度监测、渗流定位监测、裂缝监测等。

基于分布式光纤测温技术日趋成熟,在澜沧江景洪电站大坝混凝土施工时,大规模地布置了分布式测温光纤,对大坝内混凝土温度进行监控。

共布设光纤的累计长度接近6 km,其规模属国内之最。

1　分布式光纤测温系统介绍分布式光纤测温系统(又称DTS系统)通常由激光光源、传感光纤(缆)和检测单元组成,它是一种自动化的监测系统。

其测量是利用光在光纤中传输能够产生后向散射原理。

即在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲,它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波,这些光波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,并且由光纤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。

分布式传感型光纤测温系统的主要特点,是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件,测温光纤不仅起传光作用,还起传感作用,所以分布式传感型光纤监测系统又称本征分布式光纤监测系统或全分布式光纤监测系统,简称分布式光纤监测系统。

其主要优点有:(1)信息量大。

由于光纤任一点都是“传感器”,分布式光纤测温系统能在整个连续光纤的长度(目前我们国内控制在2km内)上,以距离的连续函数的形式传感出被测参数随光纤长度方向的变化,对其周围的物理量进行测定,测量定位精度可以达到0.5m,测温精度可达0.5℃。

(2)自动化程度高。

分布式光纤测温系统可以实现在线实时监测,可以依据工程需要设置最高温度、最低温度、平均温度及温升(降)速率等物理量的报警级别,实现自动预警预报和远程自动化控制。

(3)结构简单、可靠性高。

由于分布式传感型光纤监测系统的光缆不仅起传光作用而且起传感作用,可以实现单端和双端测量,因此结构异常简单,施工方便,潜在故障少,可维护性好,可靠性高。

2　测温光缆光纤的大小形如人体的头发丝,是不能用来直接测试大坝混凝土温度的,实际工作中采用的都是光缆,光缆中含有一束光纤及其他保护材料,光缆的结构形式取决于每个工程的实际需要,景洪电站大坝为碾压混凝土,普通光缆(未加铠装层和内置钢丝)的抗拉、抗压、抗折强度不能满足碾压混凝土的施工要求,实验表明普通光缆或裸纤在碾压混凝土中的埋设成活率几乎为零。

基于上述情况,我们对测温光缆的结构提出了特殊的制作要求:①光缆的抗压、抗拉、抗折强度满足碾压混凝土施工要求;②24 CN53—1112ΠTKISS N1006-3951云南水力发电Y UINNAN W ATER POWER第21卷第6期Ξ收稿日期:2005-08-29　作者简介:徐卫军(1972-),男,湖南沅江人,工程师、博士研究生,主要从事工程安全监测研究。

光缆保护层材料的导温系数应满足本测试系统分辨要求。

本工程采用的特殊GY TS -4D 型号的测温光缆,其结构型式见图1。

这种光缆除了增加了普通的光纤芯数外,还增加了内置钢丝、铜丝(留作渗流定位监测时使用),外有金属护套。

这种结构型式的光缆具有较高的抗压、抗折强度(目前该工程的光缆埋设完好率为100%),光缆安装简便,不受侵蚀、震动及电磁场的影响。

同时,这种光缆对温度极其敏感,光缆的空间分辨率和温控范围均满足大坝混凝土温控要求。

图1　GY TS -4D 型测温光缆结构示意图3　测温光缆的安装埋设及经验总结景洪电站大坝混凝土温度测温光缆主要布置在碾压混凝土层,但是在部分高程中,为了解碾压混凝土和常态混凝土温度变化差异,也布置了一定数量的光纤,布置过程中,同一层面中光缆布置间距为5m 左右,从下往上,每层测温光缆的层间距为5～6m 不等。

为有效检验测温光缆的精度和空间分辨率,在某一高程层面中心轴线上布置了一定数量的常规温度计。

典型层面光缆布置见图2。

图2　典型层面测温光缆布置示意图3.1　光缆布置31111　在混凝土热升层埋设光缆的步骤(1)开槽。

在混凝土浇筑过程中,在设计高程的仓面上先沿光纤设计布设线路开挖一条光缆槽,光缆槽的深度约5～10cm 。

(2)敷设。

在光缆槽内敷设光缆,将光缆敷设平顺,在两种混凝土之间或拐弯部位,适当将光缆放松,拐弯半径大于15倍光缆直径(约15cm )。

(3)定位。

测量光缆布置平面位置,并记录光缆刻度,绘制光缆平面布置草图。

(4)回填。

剔除粗骨料,人工回填混凝土并整平。

31112　在混凝土冷升层埋设光缆的步骤(1)铺设。

在设计高程的仓面上铺设光缆,力求保持光缆铺设平顺,拐弯半径大于15倍光缆直径(约15cm )。

每隔2m 用水泥钉固定光缆。

(2)定位。

测量光缆布置平面位置,并记录光缆刻度,绘制光缆平面布置草图。

(3)覆盖。

在混凝土浇筑期间,让混凝土自然覆盖光缆。

3.2　光缆埋设经验总结(1)在光缆埋设前采取激光光源对光纤的完好性进行检验,在确保光纤通信状态良好的情况下进行埋设。

(2)力求保持光缆铺设平顺,避免外力损伤和折断光缆,拐弯半径必须大于15倍光缆直径,否则将影响光纤损耗和测量精度。

(3)在混凝土冷升层埋设光缆时应注意振捣和碾压不得正对光缆,在常态混凝土中,振捣棒离光缆振捣距离应大于50cm ,在碾压混凝土中,光缆的保护碾压层厚应大于30cm 。

(4)光缆的铺设方向尽可能与混凝土冷却水管的铺设方向一致,并控制两者之间的平行间距应大于50cm ,当光缆与冷却水管相交时,应准确记录两者交叉部位的坐标。

(5)在光缆定位时应特别注意各层光缆周围结构或参照物的变化情况,如光缆距离冷却水管、周围常规监测的方向及距离、光缆所处部位混凝土的保护层厚度、混凝土的约束情况等。

(6)在坝体温度比较集中(如大坝中心部位)和温度梯度变化较大部位应垂直布置光缆。

4　测温光缆的率定及光纤空间定位测定4.1　测温光缆的率定与常规监测仪器一样,分布式光纤测温系统对大坝混凝土温度测试前,必须对测温光缆的温度常数进行标定,但是目前国内没有光缆的温度检验标准。

为此,我们只能依据测温光缆的传感温度(DTS 测试)与环境温度(常规温度计测试)成线性的关系这一原理进行率定。

由于光缆的长度一般达到数公里,在标定过程中,我们只对其中的一段(一般50m 或100m )进行标定。

34 徐卫军　李端有　候建国　分布式光纤测温系统在混凝土温度监测的应用光缆的温度系数主要由光缆材料自身的导热系数决定,在标定过程中,因为光缆的测温系数是未知的,不能准确测出光缆的温度绝对值,只设置经验参数测试不同标准温度条件下的检验温度值。

由于检验温度值与标准温度呈正相关线性关系,这样就测出给定参数条件下光缆的温度系数k 。

在标定过程中,我们考虑景洪电站大坝混凝土施工过程(或运行过程)的温度范围,确定对测温光缆的温度检验范围,确保测温光缆的温度检验参数的精确性。

在实际标定过程中,我们在恒温槽中分别对光缆加热(或冷却)至温度10℃、30℃、50℃、70℃四级标准温度,每级温度稳定时间超过30min ,温度检验时每级标准温度对应的测试检验温度的个数超过30个(每个数据的采集时间约3min ),取其算数平均值计算光缆的温度检验参数,如图3。

实测成果表明这一率定方式是成功的。

图3　光缆温度系数曲线标定图4.2　光纤伸长率的测定虽然测温光缆的表面都标记有长度刻度,但是,由于测温光纤的实际长度略大于光缆外表护套的长度,而测温系统实测温度均为光纤的实际沿程分布,因此,在大坝混凝土温度测定时,为了准确描述大坝内部每个测点的实际温度与其对应的位置,必须对光纤的伸长率进行测定,即测定有效光纤长度与外表光缆长度之间的关系。

测试过程如下:分别选取两段光缆在其允许的拐弯半径内缠绕成两个圆圈(A 、B ),尽量使两个圆圈之间的光缆长度为一个整数(如10m 、20m 等),光纤伸长率检测示意图见图4(a )。

分别对A 、B 两个圆圈的底部加热,通过DTS 系统进行检测,观察光缆温度沿程分布情况,我们可以明显地看出A 、B 两点部位出现了峰值,如图4(b )所示。

在进行光缆空间分辨率定位时,取峰值(H )的90%对应部位(h )为光缆外表长度刻度,而A 、B 部位实际对应光纤为A ′和B ′,由此可以计算出有效光纤与光缆长度比为k =L 0ΠL 为伸长率。

通过多次反复测定,本工程中所使用的光纤在光缆中的伸长率为1.007。

图4　光纤伸长率检测示意图5　实测成果及分析5.1　分布式光纤实测温度的真实性为有效了解分布式光纤实测大坝混凝土温度的真实性,在中心断面部位将常规温度计绑扎在测温光缆上,同时对大坝混凝土温度进行测定。

从光纤与温度计实测的大坝混凝土温度的数值可以看出:两者实测到的大坝混凝土温度值基本一致,两者实测的温度差值在0.5℃以内,考虑到测温光纤的最小分辨率(0.5℃)和温度计的最小分辨率(0.1℃),测温光纤实测混凝土温度值是相当准确的;其次,光纤和温度计实测大坝混凝土温度变化趋势基本一致,呈良好的正相关关系,相关系数达到0.997。

由此可以说明,光纤实测大坝混凝土温度是真实可靠的。

两者实测温度历时曲线见图5,两者实测温度差值见表1。

图5　光纤与温度计实测温度历时曲线图5.2　实测大坝混凝土温度变化规律分布式光纤的最大技术优点在于其能实现实时测量空间温度场的分布,每采集一次数据(整条光纤)的时间只需要3min ,单位时间的信息量极大。

通过对光纤实测大坝混凝土温度进行整理和分析后认为:大坝混凝土浇筑后72h 内,混凝土温升最快,日平均温升为1.6～2.2℃;常态混凝土温升期为7d ,温度上升幅度为10℃左右;碾压混凝土的温升期44 云南水力发电 2005年第6期为5～6d ,温度上升幅度为7℃左右。