分布式光纤测温系统
分布式光纤及电缆测温系统
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。
基于ROFDR的分布式光纤测温系统模型分析
基于ROFDR的分布式光纤测温系统模型分析摘要：分析了功率调制型光频域后向拉曼散射理论模型的基本特征，研究了以光频域后向拉曼散射为基础的分布式光纤测温系统中测量距离与分辨率的限制。
对该模型的频域算法加以仿真并给出了仿真结果，对还原空间分布函数的方案有一定的价值。
关键词：拉曼散射光频域反射分布式光纤测温分布式光纤测温系统（DTS）采用的光频域反射技术相对于光时域技术具有噪声低，空间和温度分辨率高，无需高速采样等优点而被作被广大科研工作者所关注[1]。
本文从模型仿真的角度，详细分析了光频域拉曼反射信号的理论表达式[2]，采集激光信号，反斯托克斯拉曼散射光两路信号的方案，对该模型进行了推导和仿真，对频域采样函数进行数值模拟，得出了最优的频域参数。
1 基于ROFDR的DTS结构如图1，将激光器中发出的一束频率为f0的激光以频率为fm的正弦信号调制，fm为一组等距离递增的频率。
将调制后的光经过分束一部分耦合进测试光纤，然后对反射回来的反斯托克斯光用雪崩二极管检测, 经过分束的另一部分输入光用光电二极管检测，将两路功率信号送入数据处理系统，可得出沿测试光纤的温度分布情况。
2 ROFDR模型原理分析假设光纤的实际温度为单一温度300K,利用以上算法对实际温度进行数值模拟计算，计算结果跟温度相差大约在1~2K左右。
0到1000m的波动范围也很小。
本次仿真采用的仅仅是单一温度下温度分布，采用空间采样函数分析而设置的调制范围和调制步长，对还原空间分布因子有一定的作用。
3 结论本文对早期较为成熟的ROFDR模型进行了推导[4]，采用快速IFFT变换对频域响应函数进行处理，取消对斯托克斯光的采集，简化了ROFDR模型，同时对空间分辨率和最大测试距离因素加以推导，对空间采样函数进行数值模拟，得出了合适的调制频率步长和最大调制频率，并还原了单一温度下的光纤的温度分布，对研究ROFDR技术有一定的参考性。
参考文献[1]耿军平，许家栋，郭陈江，等．全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势[J]．传感器技术，2001（2）[2]耿军平，许家栋，李焱，等．基于光频域喇曼散射的全分布式光纤温传感器模型研究[J]．光子学报，2002（10）[3]李伟良．光频域喇曼反射光纤温度传感器的频域参量设计[J]．光子学报，2008（1）[4] Ahangrani M,Gogolla T.Spontaneous Raman scattering in optical fibers with modulated temperature Raman remote sensing. Journal of Lightwave Technology . 1999，17(8):1379~1391.。
分布式光纤测温系统应用的可行性
黑 龙 江 电 力
２１ ０ １年 ６月
分 布 式 光 纤 测 温 系统 应 用 的可 行 性
潘 向 荣 ， 志 新 ， 志 强 李 赵
（ 丹 江 水 力 发 电总 厂 ， 龙 江 牡 丹 江 １ ７ ０ ） 牡 黑 ５０ ０
摘
要： 阐述 了 分 布 式 光 纤 测 温 监 控 系 统 光 纤 测 温 的机 理 、 流 采 集 方 式 、 态 载 流 量 技 术 和 仿 真 计 算 模 型 ， 析 了 电 动 分
ｐ ｏ ｅ ｈｅ ｒ ｌａ ｉｉ ｆ ｏ ｌｎ ｂ ｒ Ｂｒ ｇ ａｉ ｇ ｔｍｐ ｒ ｔ ｅ ｓ ｒ ｅｌａ ｃ ｙ ｔｍ ｉ ｈ ｉ ｐ ｌｃ ｂ ｅ ｔ ｕ ｆ ｃ ｒ ｖ ｓ ｔ ｅ ｉｂ ｌｔ ｏ ｎ ｉ ｅ Ｆｉ ｅ ａ ｇ Ｇｒ ｔｎ ｅ ｅ ａｕｒ ｕ ｖ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓｅ ｗｈ ｃ ｓ ａ ｐ ｉａ ｌ ｏ ｓ ｒａ ｅ ｙ ｌ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｕ ｖ ｉｌｎｃ ｎ ｕ ｒ ｎ ａ ｒ ｉ ｇ ｃ ｐ ｃ ｔ ｎ ｌ ｓｓ ｉｒ ｕ ｅ ｌ ｎ ｅ ｆ ｒｔ ｎ ｅ ｎ ｎ ｅ ｌｙ ｒｏ ａ ｅ， ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｓ ｒ ｅｌａ ｅ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔｃ ｒｙ ｎ ａ ａ ｉｙ ａ ａｙ ｉ ，ｆ ｅ ｓ ｒ ｉ ａ ｃ ｏ ｕ ｎ ｌａ ｄ ｉｔ ｒａ ｅ ｆｃ ｂｌ ｖ ｌ
关键词 ： 电力 设 备 安 全 ； 纤 测 温 ； 光 在线 监 测 中图 分 类 号 ：Ｔ ３ Ｍ８５ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：０ ２—１６ （０ １ ０ １０ ６３ ２ １ ）３—０ １ ０ ２ １— ４
Ｆｅ ｓｂｉ ｔ ｆ ｄ ｓ ｒ ｂ ｅ ｐｔｃ ｌｆｂ ｒ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｅ ｓ ｖ ｉ ａ ｅ ｓ ｓ ｅ ａ ｉ ｌ ｙ ｏ ｉｔ ｉ ｕｔ ｄ ｏ ｉ ａ ｅ ｅ ｅ ａ ｕｒ ｕｒ ｅｌ ｎｃ ｙ ｔ ｍ ｉ ｉ ｌ
基于分布式光纤测温的电力电缆温度监测系统
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。
光纤分布式测温光纤光栅
光纤分布式测温光纤光栅1.引言1.1 概述光纤分布式测温光纤光栅是一种新型的测温技术，采用光纤传感器和光栅技术相结合，能够在光纤上实现实时、连续和分布式的温度监测。
光纤分布式测温技术在工业生产、能源开发、交通运输等领域具有广泛的应用前景。
光纤分布式测温技术通过在光纤上布置一定的光栅结构，实现对光的频率或相位的测量，从而间接测量出光纤所处位置的温度。
相比传统的点式温度传感器，光纤分布式测温技术具有以下优势：首先，光纤分布式测温技术可以实现对大范围区域的温度监测。
传统的点式温度传感器只能在特定的位置进行测量，而光纤分布式测温技术可以在整个光纤传感区域内进行连续的温度监测，从而实现对整个区域的温度分布进行实时监测。
其次，光纤分布式测温技术具有高精度的优势。
光纤传感器的传感元件通常采用光纤光栅，可以对光的频率或相位进行高精度的测量，从而实现对温度的精准测量。
同时，光纤的传输性能良好，不易受到外界干扰，可以保证测温的准确性和稳定性。
此外，光纤分布式测温技术还具有快速响应和实时监测的特点。
由于光纤传感器的测量原理是基于光的传输特性，具有传输速度快的特点，可以实时监测温度变化，对温度异常进行及时响应。
综上所述，光纤分布式测温光纤光栅是一种具有广泛应用前景的测温技术。
它的分布式测温能力、高精度测量、快速响应和实时监测等优势，使其在工业生产、能源开发、交通运输等领域都有很大的潜力。
本文将详细介绍光纤分布式测温光纤光栅的工作原理、应用领域以及发展趋势，并对其未来的发展进行展望。
1.2 文章结构文章结构部分应该包括整篇文章的组成和章节划分的介绍。
以下是文章结构部分的内容建议：文章结构：本文总共包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了光纤分布式测温光纤光栅的背景和意义。
正文部分主要介绍了光纤分布式测温技术和光纤光栅的原理、应用等相关内容。
结论部分对全文进行总结，并展望了未来的研究方向。
章节划分：引言部分：首先介绍了光纤分布式测温光纤光栅的背景和意义，引发读者对该领域的兴趣，然后概述了整篇文章的结构和各个章节的内容。
光纤测温系统在电解铝行业的应用
光纤测温系统在电解铝行业的应用摘要：我国内电解铝行业规模在最近十年来取得了飞速发展。
槽型和系列规模不断增大，配套装备制造业也紧随其发展逐步跟进，但发展速度和技术水平仍不能满足现阶段电解铝企业对设备精细化和专业化管理需求。
在电解槽日常管理中，槽壳温度监控是一个重要的环节。
目前，电解槽测温主要靠人工利用红外线测温仪对电解槽壳的某些点进行间断性的测量。
这种测温方法存在诸多不足，如电解槽数量多、测温区域庞大，采用这种方法，电解槽的连续多点测量无法实现，不利于测温数据的保存、分析等。
如果能够对电解槽壳温度进行连续、多点在线监测，自动生成每台电解槽壳多点温度曲线，实现槽壳温度阈值报警功能，将会对电解槽工艺参数分析和安全运行提供有力的数据支持。
广泛应用于电力、化工等行业的分布式光纤测温系统将可能满足这个需求。
关键词：光纤测温；电解槽；在线监测一、分布式光纤测温系统的原理光纤传感器是以光纤通信、光谱分析等技术为基础的新型传感器，具有体积小、灵敏度高、抗干扰能力强等优势。
测温系统本身对温度的变化非常敏感，温度的异常变化可能增大测量误差。
因此，分布式光纤测温系统的主机和控制计算机应安装在环境比较稳定的监控室或中心机房中，其中主机的最佳工作温度为10~35 ℃、湿度≤70%。
如果由于特殊情况不能满足以上环境要求。
光纤温度传感器是应用最广泛的光纤传感器之一，具有耐腐蚀、耐高温、抗干扰、结构紧凑、精度高、适合远距离传输等特点，可以满足温度的实时监测要求。
1、分布式光纤温度传感器。
分布式光纤温度传感器是采用若干光纤温度传感器，根据一定的布点规律进行安装测温，得到特定空间区域内的温度分布情况的一种测温技术。
该项技术的主要原理是光波在光纤介质内传输时可以产生后向散射，而散射能量与介质温度有关，通过检测散射光的特性即可算出环境温度值。
在实际应用中，光源通常采用高能量的激光脉冲，注入光纤后，激光会不断产生后向散射，当温度发生改变时，散射的结果也会有所不同，通过光电探测器接收散射光，并经过波分复用、检测解调等处理，由信号处理单元计算出实际的温度值。
分布式光纤测温系统的设计与实现
西南大学毕业论文题目：分布式光纤测温系统的设计与实现专业：电子信息工程技术班级：一班学生姓名：杨杰指导教师：谢熹摘要以光纤通信和光纤传感技术为代表的信息技术和传感技术在20世纪后半叶至今的几十年里R新月异，极大地推动了人类社会的进步。
与其他传感器相比，光纤作为一种新型的传感器件有其独特的优势。
它抗电磁，耐高温，对温度、应变等外界变化敏感，而且价格便宜，容易获取，可以形成分布式的线测量甚至是场测量。
因此光纤传感在最近几年的到快速发展．将应用于更广的范围。
分布式光纤测温系统的信号采集、数据处理，以及后台软件的编写占系统成本的绝大部分。
它的检测精度和速度决定了整个系统的测量精度，空问分辨率，采集速度以及最后的请求响应时间。
如何提高系统各个部分的处理速度，协调好数据传输，成为分布式光纤铡温系统的关键。
论文提出了一种基于嵌入式的利用光纤拉曼散射原理的分布式测温解调方案。
由于传感距离长，使得系统可以进行场式的温度测量，可以全面的获得空间式的3维温度模型，满足大型工程传感网络的实时监测。
论文详细介绍了嵌入式光纤传感分布测温系统的光路设计，硬件电路设计和软件设计。
光路设计包括：在嵌入式主机的控制下利用激光源和脉冲调整器形成固定周期的脉冲光，作为光纤传感器的激励信号；使用3dB耦合器对激励光进行分束，传入光纤传感器，散射拉曼光回传经过耦合器进入分光系统，只有固定频率的Stokes光和Anti ．Stokes光透过分光系统；两束光分别进入光电探测器( PD) ，完成光电转换过程。
系统中各个模块间的同步由硬件电路控制，主控芯片为TI公司的双核微处理器。
0M AP5912对FPG A模块发出采集控制信号，FPG 巩负责控制与脉冲调制器间的同步，计时，同时触发AD采集。
采集结束，FPG A发出中断，通知采集过程结束。
O M AP5912发出传输数据指令，将外接RAM 中的数据读入DSP进行数据处理。
在DSP中对数据进行小波变换多分辨分析对采样的数字量进行降噪处理，消除传输和测量过程中的各种噪音和随机干扰。
光纤分布式测温原理
光纤分布式测温原理
光纤分布式测温原理的详细介绍如下：
光纤分布式测温技术是一种基于拉曼散射效应的温度测量方法，主要利用了光纤的能量传递特性。
其原理是通过光纤在测量过程中的散射信号来推断温度的分布。
具体而言，光纤分布式测温系统通过在一段光纤中注入强光激光束，并且检测散射光的拉曼频移信号。
由于温度的变化会影响光纤的折射率，进而改变拉曼频移信号的频率。
因此，通过测量散射光的频谱，可以获得温度变化的信息。
光纤分布式测温系统还会在光纤上分布许多测温点，以实现对整个系统进行高精度测温。
每个测温点的位置可以通过光纤布设的方式来确定，并且可以根据需要进行调整。
在实际应用中，光纤分布式测温系统可以用于各种环境下的温度测量，包括石油、化工、电力等行业。
它具有高灵敏度、高精度、抗干扰能力强等优点，可实现对温度变化的实时监测和精确测量。
总而言之，光纤分布式测温原理是基于光纤的拉曼散射效应，利用纤维中散射光的频率变化来推断温度的分布。
它是一种高精度、高灵敏度的温度测量技术，具有广泛的应用前景。
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分布式光纤测温系统
目录
1 项 目 背 景 系 统 原 理
伽 利 联
2 3
项 目 应 用 产 品 优 势
4
项目背景
皮带机作为煤码头装卸运输的主要设备，在装卸运输过程 中发挥了极其重要的作用。而托辊作为承载皮带机运转的主要 支撑设备，也要随着皮带机的连续、大负荷的作业而不停转动，
如果托辊损坏不能正常转动，则会导致皮带与托辊之间产生摩
擦，同样会引发火灾造成不可挽回的损失。本项目对电缆桥架 上的电缆和皮带机上的托辊进行实时在线温度监测，通过对温 度值的分析来判断电缆和托辊工作是否正常，及时发现温度过
高的部位，报警提示工程人员进行检修，一方面预防事故的发
生，减少不必要的损失；另一方面，减少日常检修工作的难度 和时间，为公司安全运营提供保障。
电缆桥架S型正弦铺设
产品优势
由于皮带机托辊是转动的， 光纤不能与托辊直接接触，因此 测温时采用导热性能优良的特殊 铝制夹具，铝制夹具紧贴托辊架 与托辊轴承安装，同时固定光纤， 这样能够最大限度的增大感温面 积，实时准确测出温度数据；夹 具如右上图所示： 铝制夹具安装在两个轴承的 夹角处，每组托辊左右各安装一 个，光纤布线时采用往返式布线， 光纤初次通过夹具时在夹具上缠 绕固定，返回时则由托辊架下方 穿过，防止过多光纤暴露在没有 保护的环境中，具体现场安装图 如右下图所示：
系统原理
系统采用先进的计算机信号处理技术、 电子技术、纳秒脉冲激光器调制技术和光电 转换技术完成主机设计，根据专利算法完成 测量数据的处理，特殊制作的探测光缆完成 高精度温度测量，通过分布式网络管理技术 实现无人值守变电站、电力电缆、皮带机沿
线托辊轴承等设备温度的实时监测和管理，
采用基于分布式光纤传感器系统的电缆异常 点探查和定位技术可以精确定位电缆故障位 置。 系统主柜机
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散射光波的强度与所在光纤散射点的温度有关；散 射光波被主机探测器接收，经过光电转换放大、数 模转换和信号处理后，可将温度信息实时调解出来，
并根据光波传输速度和向后回波时间对温度信息定
位。
项目应用
曹妃甸7#变电站光纤测温系统布线图
电缆光纤铺设 线缆槽架中的电缆为多条，在保证多条线缆同时被测量的情况下，使用最低的成本 和资源，电缆的测温采用S型布线的方式；由于电缆发热的特性和铜导线良好的导热性能， S型布线能够可靠测量电缆温度变化的同时，也减少了光纤铺设的条数及光纤测温主机的 通道数量。光纤在电缆槽架中的固定使用塑料扎带，在电缆接头处再采用反复盘绕的方 式重点监测。现场安装图如下所示：
夹具内部构造以及安装位具内部结构
专利号：ZL201420368654.5
主机软件介绍
※监测软件区域划分，能够迅速准确找到温度异常点；画面的上方标记显示的温度为该区间内的最高温度， 下方显示的区域为该条光纤单元内的所有节点，用户可以通过历史数据查询得到区域某时某刻、某点的温度、 某时段的温度、最高温度；通过以太网，可实现对现场设备的远程监控、诊断和维修等。
系统由光纤分路器、光纤分波器、光电探测器、电信号放大
器、数据采集卡、工控机和上位机软件组成。
光纤测温仪介绍
分布式光纤测温仪利用光在光纤中传输时产生 的自发拉曼（Raman）散射和光时域反射（OTDR） 原理来获取空间温度分布信息。主机向感温光纤中 注入一定能量和宽度的激光脉冲，激光脉冲在光纤
中向前传输的同时不断产生后向拉曼散射光波，此