光纤测温和感温电缆的比较
感温光纤和感温电缆
感温光纤和感温电缆
感温光纤和感温电缆都是用来检测温度变化的，但它们的工作原理和结构有所不同。
感温光纤是通过感受光纤的波长和强度变化来检测温度变化，它是一种光学传感器。
具体来说，当一个光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。
因光纤内壁类似镜面，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射之中有一小部分的拉曼散射光，其方向正好与入射光的方向相反。
这种后向散射光的强度与光纤中的反射点的温度有一定的关系。
另外，还可以根据后向散射光信号在光纤中的损耗来监测光纤的故障点和断点的位置，进而获知断纤的有关信息。
感温电缆则是通过电信号的变化来检测温度变化，它是一种电学传感器。
具体来说，电缆内由两根或多根导线组成，当环境温度变化时，导线间电阻发生变化，在电阻变化达到设定的报警阈值时，探测器发出火灾报警信号。
“不可恢复式定温感温电缆”、“可恢复式定温感温电缆”和“可恢复式差定温感温电缆”这三类感温电缆按其功能还可进行细分。
在应用方面，感温光纤在温度检测方面具有独特的优势，因此在许多领域得到了广泛的应用，例如它可以用于火灾监测、石油化工、电力等领域。
而感温电缆则在工业生产过程中的温度检测方面得到了广泛的应用，例如在石油化工和钢铁等领域。
利用光纤对电缆实时温度监测的初探
利用光纤对电缆实时温度监测的初探【摘要】本文针对利用光纤对电缆实时温度监测和动态电缆载流量分析系统进行技术探讨。
【关键词】电缆载流量；热电偶；分布式光纤温度传感器1 引言作为电力传输重要基础设施之一的电缆，现在已经广泛应用在送变电各种环境中，发挥着基础而又重要的作用。
但是，对于电缆的安全使用状况的监控，一直是电力行业的一个难题，如何有效地对电缆温度和负载状况进行监测，并在监测数据的基础上实时确定电缆导体线芯实际工作温度，动态评估电缆短时间过负荷能力，对于保障电缆的安全使用和电缆传输能力的优化利用具有重要意义。
2 技术现状因电缆故障引起火灾导致电缆烧损而被迫停机，短时间内无法恢复生产，从而造成重大经济损失。
为了避免此类事故的发生，通常通过监测电缆温度的变化来发现问题及报警，目前常用的电缆温度监测方法有：（1）感温电缆式测温系统：将感温电缆与电缆平行安放，当电缆温度超过规定温度时，感温电缆短路。
该系统一次性使用，不能测出电缆的实时温度；由于电缆数量多，系统安装及维护工作不够方便，设备易损坏；不能进行早期故障预测。
（2）热敏电阻式测温系统：可以显示温度值，但由于每个热敏电阻都需要独立的接线，且热敏电阻易损坏、维护量大；传感器不具备自检功能，需要经常校验。
（3）分布式光纤测温系统（DTS）：可对电缆温度进行在线检测，随时了解电缆的温度变化，及时发现电缆故障并进行报警。
上述三类方法中，由于分布式光纤测温系统中的检测光纤不带电、抗电磁干扰，防燃、防爆、抗腐蚀，能在有害环境中安全运行等特点，是实用的“本安”型传感器。
分布式光纤测温系统在20世纪80年代中期出现，目前技术日趋成熟，并开始应用于煤矿、隧道的温度报警、火灾防治；大、中型变压器、发电机组的温度分布测量，热保护和故障诊断；地下和架空高压电力电缆的热检测与监控；输油管道的热点检测；高层建筑、智能大厦、桥梁、高速公路等在线动态检测，因其独有的特点已成为工业过程控制中的一种新的检测方法与技术。
感温光纤和感温电缆
感温光纤和感温电缆（原创版）目录1.感温光纤和感温电缆的定义与特点2.感温光纤和感温电缆的工作原理3.感温光纤和感温电缆的应用领域4.感温光纤和感温电缆的优缺点比较5.感温光纤和感温电缆的未来发展趋势正文感温光纤和感温电缆是两种广泛应用于火灾探测、环境监测等领域的温度传感器。
它们能够对周围环境的温度变化进行实时监测，并在温度达到设定值时发出报警信号。
下面我们将分别介绍这两种温度传感器的定义、工作原理、应用领域、优缺点以及未来发展趋势。
1.感温光纤和感温电缆的定义与特点感温光纤是一种利用光纤的光学特性来测量温度的光纤传感器。
它通常由两根光纤组成，其中一根光纤的温度敏感元件会随着环境温度的变化而改变其光学特性，从而引起另一根光纤中的光信号的相位变化。
感温电缆则是一种线型温度传感器，它由一根或多根感温线缆组成，感温线缆内的导线对温度变化敏感，当环境温度达到设定值时，导线间的阻值会发生变化，从而产生报警信号。
2.感温光纤和感温电缆的工作原理感温光纤的工作原理是利用光纤的光学特性来检测温度。
当环境温度发生变化时，感温光纤中的温度敏感元件会发生相应的变化，从而改变光纤的传输特性。
这种变化会传递到另一根光纤中，引起光信号的相位变化。
通过检测这个相位变化，就可以实时测量环境温度。
感温电缆的工作原理则是利用导线对温度变化的敏感性来检测温度。
当环境温度上升时，感温线缆内的导线间的阻值会发生变化，从而产生报警信号。
3.感温光纤和感温电缆的应用领域感温光纤和感温电缆都广泛应用于火灾探测、环境监测等领域。
感温光纤由于其抗干扰能力强、信号传输距离远等特点，在工业、民用建筑等领域的火灾报警系统中得到了广泛应用。
而感温电缆则因其结构简单、安装方便、成本低等优点，在低温、高温、潮湿等恶劣环境中得到了广泛应用。
4.感温光纤和感温电缆的优缺点比较感温光纤的优点是抗干扰能力强、信号传输距离远、重量轻、体积小等，适用于长距离传输和恶劣环境。
分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比
同类产品比较
1．分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比
光纤测温的发展经历了两个阶段即光纤光栅测温和分布式线型光纤测温，实际上分布式线型光纤测温是光纤光栅测温换代产品。
光纤光栅测温是以光纤作为信号传输媒介，利用布喇格光栅技术，根据光在光纤中的温度敏感性和光的反射原理，探测光纤温度变化；分布式光纤测温也是以光纤作为信号传输媒介，根据通信上广泛应用的OTDR（光时域反射计）测量原理，和光在光纤中的温度敏感性和光的反射原理，得到一种位置与光强的线型曲线，利用拉曼技术，解调温度，从而得到一条光纤沿线的线型温度曲线。
分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比如表1所示。
表1 分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比
2．分布式线型光纤感温火灾探测仪与感温电缆对比
从长距离大范围测温技术的发展来说，经历了电缆测温和光纤测温两个阶段。
感温电缆内部是两根弹性钢丝，每根钢丝外面包有一层感温且绝缘的材料，在正常监视状态下，两根钢丝处于绝缘状态，当周边环境温度上升到预定动作温度时，温度敏感材料破裂，两根钢丝产生短路，输入模块检查到短路信号后产生报警。
感温电缆是一种带电检测技术，已经应用了几十年，但其本身的一些致命缺点，随着光纤技术的发展，逐步被光纤测温所取带。
分布式线型光纤感温火灾探测仪与感温电缆对比如表2所示。
表2 分布式线型光纤感温探测仪与感温电缆对比。
光纤测温与缆式测温对比
整体成本 主机昂贵，当区域小， 探测距离短时，成本高 不划算；但是由于主机 可以带光纤长达到 10km，所以当区域广， 探测距离长时，成本较 划算
间隔3米 国产主机1套5w左右， 布置一个 进口主机1套25w-30w左右 测温点 光纤点测温传感器600元左右1个
成本较高
缠绕或者 控制器便宜，当区域 s型布置 感温电缆100元1米（市场价格差异 小，探测距离短时，成 在电缆上 较大，单价50到200元不等） 本划算；但是由于一个 （1.24- 控制器3000元1套 控制器只能带200米，所 1.5倍 以区域广、探测距离长 率） 时成本反而高
光纤易折损， 国产主机的成 本低，但是稳 定左右，灵敏度高；整个探测回路 国产主机的成 由无源光器件构成，自身不会造成火灾隐患；能 本低，但是稳 够在强电磁环境下使用，由于温度灵敏度高，适 定性、可靠性 用于对温度变化敏感的场所使用 不足
感温电缆测温
类别
基本原理
优势 国产主机，温度的空间分辨率可以达到3米，温度 精度在2度左右； 进口主机，温度的空间分辨率可以达到0.5米，温 度精度在0.5度左右； 整个探测回路由无源光器件构成，自身不会造成 火灾隐患； 能够在强电磁环境下使用； 一条光纤回路的探测距离可达到10km以上
缺点
当前技术最 成熟，采用 最多的是拉 曼散射测温 分布式光纤测温 （有瑞利散 射、布里渊 散射、拉曼 散射） 利用光纤温 度传感器中 的特殊物质 在温度不同 时对荧光信 号的吸收率 不同而计算 感温线缆由 于温度变化 而引起阻抗 发生变化， 进而进行测 温
原理简单、成熟，稳定性高
发生温度报警 时，不能定点 定温
布设方式 单价成本 缠绕或者 s型布置 在电缆上 （1.241.5倍 率） 国产消防级主机1套8w-10w左右 （消防级，2通道，空间分辨率3 米，精度2度，探测距离2km） 国产测温级主机1套20w左右（测温 级，2通道，空间分辨率1米，精度 1度，探测距离8km） 进口主机1套30w-40w左右 测温用光纤约6元一米
光纤感温探测系统在地铁中的推广应用
光纤感温探测系统在地铁中的推广应用摘要：光纤感温探测系统火灾预警技术，是一种新型的温度检测火灾报警技术，是一个集激光、微电子、通信、数据处理、计算机控制等技术为一体的高新技术，能克服传统技术的各种缺陷。
由于光纤具有非导电性，不受电磁干扰，可以直接安装在高压电缆上，监测电缆的实时温度，当电缆过热故障时，系统在火灾发生前报警，使我们有足够的时间预防火灾的发生，保护电力设施以及人身安全。
关键词：光纤感温线缆、光纤感温探测系统、电力电缆前言目前地铁电缆夹层、电缆井及电缆廊道的电力电缆早期火灾探测，基本上都是通过在电缆表面“蛇形”敷设感温电缆来实现。
但传统感温电缆探测电力电缆火灾存在较多弊端，如故障率较高，抗干扰性差；感温电缆在出厂时温度检测点为一定值，当温度到达定值时，电缆成短路状态，不能实时反映电缆的温度变化情况，达不到实时监控的目的。
本文对光纤感温探测系统应用于探测电缆夹层、电缆井及电缆廊道的电力电缆早期火灾进行探讨。
一、光纤感温探测系统1、系统组成光纤感温探测系统由光纤感温线缆（传感线缆）、OTS控制器（主机）、外部电源、后台监控主机等构成。
2、系统工作原理由于温度会对玻璃纤维造成影响，从而能够局部地改变光纤中的光线传导特性，光线在传导中会产生散射，并会在石英玻璃纤维中衰减，外部物理影响的位置就能够被确定，这样光纤就能够作为一种线性的传感器。
其基本原理是基于喇曼散射。
喇曼散射是指往某物质中射入频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f 之外的不同频率的散射光。
这是由于物质的分子运动与格子运动（石英分子键会受温度上升而产生晶格振动）之间的能量交换所产生的。
当物质吸收能量时，光的频率f变小，对此散射光称斯托克斯光。
反之，从当物质释放能量，频率f变大的散射光，则称反斯托克斯光。
其中，温度的变化对斯托克斯光基本没有什么影响，而反斯托克斯光的强度随温度的变化而变化，其强度可以用以下公式表示：P反：反斯托克斯光的强度；P斯：斯托克斯光的强度； P0 ：发射光的强度； K反：光纤介质反斯托克斯系数；K斯：光纤介质斯托克斯系数；h：普朗克常数；C：光传播速度；v：发射光频率；k：玻尔兹曼常数；t：发生反射段的温度；参考温度。
常规火电项目火灾报警系统感温光纤及感温电缆的应用比较
A Comparative Study on Application of Sensing Fibre and Sensing Cable in Fire Alarm
System of Conventional Thermal Power Plant Zou He-gen 1
(Dongfang Electric Co., Ltd, 610036, Chengdu, China)
施工比较 从表 2、表 3 中可以看出，为实现同样的火灾报警目的，感温电缆方案所需要的各
类电缆数量比感温光纤方案大得多，且每个报警区域应严格区分，这些都导致感温电缆 方案的施工比较复杂且施工量比光纤方案大得多。不过感温光纤在安装时，光纤的连接 点必须熔接，需要特殊工具并由专业人员完成，对于一些海外较偏远的项目，很难找到 合适的人员及工具。
图 2：感温电缆探测系统示意图
图 1 与图 2 最大的区别在于单根感温光纤可以连续地穿越不同的火灾报警区域，而 感温电缆则不行，必须是一个报警区域用一根感温电缆。由此可见光纤系统所需要的探 测器更少，控制电缆更少，因而施工量也相应减少。
价格比较
表 2 和表 3 是印度 S 项目同一应用场合的两个方案，其中单价为 2006 年的市场价 格。
总体而言，感温光纤方案在调试及维护方面比感温电缆方案更具优势。
总结 1．感温光纤探测系统，无论是性能，还是调试及维护，都比感温电缆探测系统更具 优势。 2．对于总包项目，建议在探测范围跨度大且连续的区域，如输煤皮带、电缆桥架及 电缆沟等区域采用感温光纤方案，可以大大提高施工及调试效率，缩短工期。设 计时，应尽量避开易于使光纤遭到破坏的地方，比如皮带两侧及电缆桥架内部等。 3．对于没有施工的供货项目，可依据技术经济比较选择价格更低的方案。
光纤和感温电缆的比较
分布式光纤火灾报警系统与感温电缆的比较一、先进性1，二十一世纪是光子世纪，光技术和产业澎湃发展，光传感技术是传统电子传感技术的替代技术，为近十年来发展最快的应用技术之一。
2，光纤传感技术是事故预防和监测的重要技术手段，其技术性能与传统感温电缆类传感产品相比有无可比拟的优势，在全球范围的各个行业内已经全面应用，随着对技术优势的进一步认识，将会全面取代传统的电子类传感系统。
二、技术比较三、性价比1，感温电缆需要正弦波附设，使用的长度是光缆的1.5-1.6倍；2，光纤系统根据现场的使用状况可以灵活采用不同距离和不同通道数量的系统；3，从系统的维护成本和使用寿命，光纤火灾报警系统的性价比更远远大于感温电缆产品。
4，综上，采用适宜的配置，用户可以用相同或更低的价格获得技术最先进的趋势产品。
四、唐山首钢宝业项目中采用感温电缆与光纤系统预算对比唐山首钢宝业钢铁有限公司钢铁厂综合管网项目电力系统设计中，地下电缆隧道建设2.3mx3.0m断面的双通道电缆隧道6.6Km，折合单隧道全长13.2 Km；建设2.3mx3.0m断面的单通道电缆隧道3.3Km, 建设2.3mx3.5m断面的单通道电缆隧道0.05Km,总计折合单隧道全长16.55 Km。
隧道内双侧电缆托架，每侧为7层。
电气设计对折合单隧道全长16.55 Km隧道电缆隧道火灾自动报警探测器采用双回路线型差定温缆式探测器，按照《钢铁冶金企业设计防火规范》GB50414-2007要求，在电缆隧道每层电缆托架敷设两条差定温感温缆，每条差定温感温缆长度不宜大于120m，宝业钢厂全部室外主干电缆隧道火灾探测报警系统，正玄波方式敷设差定温感温缆共需约695.1 Km，微机控制器5793个。
根据以往冶金项目感温电缆及微机控制器的价格，并参照首钢京唐钢铁联合有限公司曹妃甸钢铁厂的价格计算，感温电缆每米价格58元，微机控制器每个5000元，采用感温电缆共计预算约不低于6928万。
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分布式光纤火灾报警系统与感温电缆的比较
一、先进性
1，二十一世纪是光子世纪，光技术和产业澎湃发展，光传感技术是传统电子传感技术的替代技术，为近十年来发展最快的应用技术之一。
2，光纤传感技术是事故预防和监测的重要技术手段，其技术性能与传统感温电缆类传感产品相比有无可比拟的优势，在全球范围的各个行业内已经全面应用，随着对技术优势的进一步认识，将会全面取代传统的电子类传感系统。
二、技术比较
分布式光纤火灾报警系统感温电缆系统
产品类型真正意义上的线性监测系统，可以监测到光缆沿线每点温度的实时状况。
只能报出整个区域的状况，无法定点、定温，不利于及时防治。
报警方式具有预、报警功能，支持定温、差温、温升、平
均温度等报警方式，可以对灵活设置每点的报警
方式和报警值。
只支持设定的定温值和差温值报警，即
火灾形成后才能够报警，没有温度显示
功能。
事故判断在火灾发生时，不但具有传统报警设备的功能-
区域报警，还可以对报警点进行定位和定温，另
外，通过实时的温度显示，还可以准确的判断火
灾事故的发展趋势，为灭火提供数据依据。
只具有区域报警的功能，无法定点、定
温。
无法预警，也无法判断火灾事故的
发展趋势，不能够为救援提供准确信
息。
安全可靠性不受电磁干扰，不受任何环境的影响，本征安全，
适用于特殊危险场合，定、差温报警结合，绝对
无误报。
因其绝缘皮老化和电磁的干扰等诸多
因素的缘故，极易产生误报；并因其带
电，故不适用于特殊危险场合。
安装采用抗拉伸、抗冲击、外径小、柔韧的光缆，直
线悬吊安装，极为方便，不需要与电缆紧贴敷设，
不影响电缆的安装和今后的改装。
较易损坏的线缆必须与电缆以正弦波
方式紧贴敷设，相互影响，安装难度大，
同时影响今后电缆的改装。
使用及维护长距离监测，一根光缆即可完成探测和信号传输，所有设置在终端完成，整个系统简单可靠，终身免维护。
三、 性价比
1，感温电缆需要正弦波附设，使用的长度是光缆的1.5-1.6倍；
2，光纤系统根据现场的使用状况可以灵活采用不同距离和不同通道数量的系
统；
3，从系统的维护成本和使用寿命，光纤火灾报警系统的性价比更远远大于感
温电缆产品。
4，综上，采用适宜的配置，用户可以用相同或更低的价格获得技术最先进的
趋势产品。
四、唐山首钢宝业项目中采用感温电缆与光纤系统预算对比
唐山首钢宝业钢铁有限公司钢铁厂综合管网项目电力系统设计中，地下电
缆隧道建设2.3mx3.0m 断面的双通道电缆隧道6.6Km ，折合单隧道全长13.2 Km ；建设2.3mx3.0m 断面的单通道电缆隧道3.3Km, 建设2.3mx3.5m 断面的单通道电缆隧道0.05Km,总计折合单隧道全长16.55 Km 。
隧道内双侧电缆托架，每侧为7层。
电气设计对折合单隧道全长16.55 Km 隧道
电缆隧道火灾自动报警探测器采用双回路线型差定温缆式探测器，按照《钢
铁冶金企业设计防火规范》GB50414-2007要求，在电缆隧道每层电缆托架敷设两条差定温感温缆，每条差定温感温缆长度不宜大于120m ，宝业钢厂全部室外主干电缆隧道火灾探测报警系统，正玄波方式敷设差定温感温缆共需约695.1 Km ，微机控制器5793个。
根据以往冶金项目感温电缆及微机控制器的价格，并参照首钢京唐钢铁联
合有限公司曹妃甸钢铁厂的价格计算，感温电缆每米价格58元，微机控制器每个5000元，采用感温电缆共计预算约不低于6928万。
同样情况下，按每层敷设两条感温光纤计算，共需采用感温光纤231.7公 使用寿命 温度达到报警值，不影响系统的使用，探测光缆采用不同外护套，适合各种场合，不超过规定的温度极限，使用寿命超过30年。
报警后，报警区域的感温电缆即损坏，
由于采用有机外护套材料，
在潮湿、腐蚀性场合，或经过一段时间后，极易损
坏，寿命极短。
里，光纤系统主机60台（每4公里一台测温主机，考虑8.3公里余量），感温光缆价格为60元/米，光纤系统主机75万/台，采用光纤火灾报警系统共计预算5890万。
结论
1，光纤火灾报警系统是火灾报警监测技术的发展趋势，较感温电缆相比有很强的技术优势；
2，光纤火灾报警系统在首钢及其他国内钢铁企业均有成熟应用，受到业主认可和实践证明。
3，光纤系统较感温电缆有很强的价格优势。
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