分布式光纤温度传感器的设计
分布式光纤传感器原理
分布式光纤传感器原理一、分布式光纤传感器原理分布式光纤传感器（Distributed Optical Fiber Sensor，DOFS）是一种新型传感技术，它利用光纤原理监测、测量被测目标的参数。
传感器通过植入光纤改变或分析光纤内传播的光脉冲，根据数学模型和算法从光脉冲的改变中分析出被测参数，从而达到监测或测量的目的。
传统的光纤传感器主要分为单点检测和分布式传感两类。
单点检测只能检测光纤段的一点，而分布式传感则可以同时监测整个光纤段的参数，如压力、温度、振动等。
分布式光纤传感器主要有两种：光纤Brillouin散射传感器（Fiber Brillouin Scattering Sensor）和光纤Raman散射传感器（Fiber Raman Scattering Sensor）。
1. 光纤Brillouin散射传感器光纤Brillouin散射传感器是利用光纤内固有的acoustic-optic 效应（Brillouin散射）来测量光纤内部的物理参数，如压力、温度、拉力等。
光纤Brillouin散射是指一束光线入射至光纤材料或结构中，由于光纤材料的内部固有声子和光子的相互作用，使得光子的波长会发生微小的变化，即光子的波长会发生一个内部固有的 Brillouin 光谱线，里面包含着光纤的特征参数，例如压力、拉力、温度等。
2. 光纤Raman散射传感器光纤Raman散射传感器是基于光纤Raman散射原理，利用激光激发出的光纤中的能量状态的微小变化来测量物理参数，如温度、压力、拉力等。
光纤Raman散射（Fiber Raman Scattering）是指一束激光入射至光纤中，由于光子和光纤中的自由电子的相互作用，使得激光光子中的能量状态发生微小的变化，从而产生一条Raman光谱线。
里面包含着光纤的特征参数，如温度、压力、拉力等。
二、分布式光纤传感器的应用分布式光纤传感器在工程和科学研究中有着广泛的应用，如用于： 1. 架构监测：可为大型结构物提供细节的分布式监测，如桥梁、建筑物等；2. 海洋和河流监测：可以实现实时的海洋流速和河流溯源的监测；3. 地质监测：可以检测地表或地下的地质变化，如地震、地质构造变化等；4. 军事和安全监控：可以检测活动的物体，如坦克、舰船等；5. 工厂设备监控：可以实现机器的实时监控，如机床、发动机等。
分布式光纤测温系统
分布式光纤温度监测系统 型号：CTM 4000德国技术激光器15年免维护产 品 样 本（2006版）国内主要用户：北京电力公司杭州电力公司厦门电业局宁波电力公司连云港核电站北京兴迪仪器有限责任公司目录1 应用领域2 测量原理2.1 拉曼散射2.2 测量原理3 系统组成4 系统整体性能和特点5 系统技术规范5.1 系统主要技术参数5.2 控制器 OTS5.2.1 主机5.2.2 电气参数5.2.3 光的连接器5.3 感温光缆5.3.1 外敷设式光缆5.3.2 内嵌式光缆6 多路光纤转换开关（可选件）7 中文操作软件 CHARON_02 增强版8 系统网络(可选件)9 计算机和打印机10 安装附件11 国内电力行业用户典型应用举例分布式光纤温度监测系统型号：CTM 4000目前，在很多场合下，温度已成为非常关键的因素，许多物理特性的变化都直接反映在温度的升降上，因此对温度的监测的意义越来越大。
随着光纤应用技术的发展，基于拉曼散射原理的分布式光纤测温系统是目前世界上最先进、最有效的连续分布式温度监测系统。
CTM4000型分布式光纤温度监测系统，由北京兴迪仪器有限责任公司引进德国先进核心技术成套生产，并提供整套系统的安装，调试和售后服务。
已得到国内用户的广泛认可。
截止到2005年底，已经应用在北京电力公司220kV电缆，回路长9.7公里，杭州电力局12根220KV电缆，厦门电业局10/110/220kV电缆，宁波电力局220 kV电缆，连云港核电站220KV电缆的温度监测上。
同时向厦门电业局提供电缆载流量计算软件，实时提供电缆的负荷率和载流量预测。
在中国的高速公路隧道，过江隧道，办公大楼防火等领域也有50多套正在使用中。
在全世界范围内共有约2500套系统投入使用。
1 应用领域1) 电力电缆温度监测电力电缆的在线实时温度监测，具有重大现实意义:运行状态监测，有效监测电缆在不同负载下的发热状态，积累历史数据；载流量分析，可以保证在不超过电缆的允许运行温度的情况下，最大地发挥电缆的传输能力，降低运行成本；老化监测，发现电缆上的局部过热点。
分布式感温光纤施工方案
分布式感温光纤施工方案一、施工前准备了解现场环境：对施工地点进行详细勘察，包括地形、建筑结构、电源分布等。
准备材料：确保所有所需的感温光纤、连接器、固定件、测试设备等材料齐备。
制定施工方案：根据现场实际情况，制定详细的施工方案和时间表。
组织施工团队：确保所有参与施工的人员都经过相关培训，明确各自的职责。
二、清理施工区域清理施工现场，确保无杂物、积水等障碍物。
如有必要，搭建临时施工设施，如脚手架、防护栏等。
三、确定光纤路径根据设计要求，确定感温光纤的具体路径。
考虑光纤的弯曲半径、受力情况等因素，确保路径合理。
四、固定光纤使用专用固定件将光纤固定在预定路径上。
确保光纤固定牢固，无松动现象。
五、光纤质量测试使用光功率计、光时域反射仪等工具对光纤进行质量测试。
检查光纤的衰减、断裂等情况，确保光纤质量符合要求。
六、切割和连接光纤使用专用工具对光纤进行切割，确保端面平整、光滑。
使用专用连接器将光纤连接起来，确保连接牢固、可靠。
七、测试连接质量对连接好的光纤进行光信号测试，确保信号传输正常。
如有问题，及时检查并处理。
八、安装感温设备根据设计要求，安装感温探头和传感器。
确保设备安装牢固、稳定，与光纤连接良好。
九、联网调试将感温光纤系统接入监控中心或相关设备。
进行联网调试，确保系统正常运行。
十、系统验收组织相关部门对系统进行验收。
检查系统功能、性能等是否符合设计要求。
十一、安全保护对感温光纤系统进行安全防护，如安装防护罩、标识牌等。
定期对系统进行维护、检查，确保系统长期稳定运行。
以上为分布式感温光纤施工方案的主要内容，具体施工过程中应根据实际情况进行调整和优化。
光纤温度传感器的设计与实现
摘
要 ：本 文设计 了一种基于马赫一 曾德尔干涉仪原理 的相位调制型光纤温度传感器 。介 绍 了实 现方法和 实验现象 。
说 明了通过 热敏电阻标定温度与干涉条纹数之 间关 系的方法 。着 重分析讨 论 了利用 Ｃ Ｄ进 行干涉 条纹采 集及利用 Ｃ
ＭＡＴＬ ＡＢ软件对条纹 图像进行 滤波、 边缘提取等处理 的一种新方法 。给出 了条纹 移动数判 别的程序 编写方 案 ， 实验
ｔ ａ ｈ ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｍｏ ｅ ｆ ａ ｉ ｌ ｃ ｅ ｓ ｈ ｔｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｒ ｒ ｅ ｓｂ ｅ ｓ ｈ ｍｅ ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ａ ｈ Ｚ ｈ ｄ ｒ ｉ ｔ ｒｅ ｅ ｃ ｏ ｔ ａ ｉ ｅ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｓ ｎ ｏ ；ＣＣＤ； ｉ ｇ ｃ ｕ ｓ ｔ ｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｙ ｒ ｓ Ｍ ｃ － ｅ ｎ ｅ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｐ ｉ ｌｆ ｒｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｓ ｒ ｃ ｂ ｍａ ｅ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｎ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｉ
中得到 了较好 的温度 测量结果 。结果表 明用此方法实现光纤 温度 传感是一个较为可行的方案 。
关键词 ：马赫一 泽德干涉 ；光 纤温度传感器 ；Ｃ Ｄ；图像 采集与处理 Ｃ
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ２ Ｐ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｍ ｐｌ ｍ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｐｔｃ ｌｆｂ ｒ ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕ ｅ ｓ ｎ ｏ ｓ ｇ ｎｄ ｉ ｅ ｎｔ ｔｏ ｆｏ ｉ ａ ｉ ｅ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ｓ ｒ
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一种分布式光纤光栅电缆温度传感器
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。
分布式光纤传感技术的特点与研究现状
分布式光纤传感技术的特点与研究现状发布时间: 2009-05-11 09:19:44 文章来源:中国机械网收藏&分享打印版推荐给朋友导读：分布式光纤传感技术具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，其基本特征为[1]：光纤传感分布1、分布式光纤传感技术的特点分布式光纤传感技术具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，其基本特征为[1]：①分布式光纤传感系统中的传感元件仅为光纤；②一次测量就可以获取整个光纤区域内被测量的一维分布图，将光纤架设成光栅状，就可测定被测量的二维和三维分布情况；③系统的空间分辨力一般在米的量级，因而对被测量在更窄范围的变化一般只能观测其平均值；④系统的测量精度与空间分辨力一般存在相互制约关系；⑤检测信号一般较微弱，因而要求信号处理系统具有较高的信噪比；⑥由于在检测过程中需进行大量的信号加法平均、频率的扫描、相位的跟踪等处理，因而实现一次完整的测量需较长的时间。
2、分布式光纤传感技术研究现状分布式光纤传感技术一经出现，就得到了广泛的关注和深入的研究，并且在短短的十几年里得到了飞速的发展．依据信号的性质，该类传感技术可分为4类：①利用后向瑞利散射的传感技术；②利用喇曼效应的传感技术；③利用布里渊效应的传感技术；④利用前向传输模耦合的传感技术．2.1、利用后向瑞利散射的分布式光纤传感技术瑞利散射是入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞所引起的，散射光的频率与入射光的频率相同．在利用后向瑞利散射的光纤传感技术中，一般采用光时域反射（OTDR）结构来实现被测量的空间定位，典型传感器的结构如图1所示．依据瑞利散射光在光纤中受到的调制作用，该传感技术可分为强度调制型和偏振态调制型。
图1后向散射型分布式光纤传感器基本系统框图2.1.1强度调制型[2]当一束脉冲光在光纤中传播时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生瑞利散射．如果外界物理量的变化能够引起光纤的吸收、损耗特性或瑞利散射系数的变化，那么通过检测后向散射光信号的强度就能够获得外界物理量的大小．目前基于对后向瑞利散射光进行强度调制的传感器有利用微弯损耗构成的分布式光纤力传感器、利用光纤材料在放射线照射下所引起光损耗构成的分布式辐射传感器，利用化学染料对光的吸收特性构成的分布式化学传感器，利用液芯光纤瑞利散射系数与温度的关系构成的分布式温度传感器。
基于光纤通信的分布式测控系统设计
《 工业控制计算￣｝ ２ ０ １ ３年第 ２ ６卷 第 １ Ｏ期
最 好 都 要 在 缓 冲模 式 下 进 行 。 在 串行 读 写 模 式 下 ， ５ １ 单 片 机 是 Ｌ Ｓ Ｂ在前 ， 而 ＡＤ ７ ７ ０ ５是 ＭＳ Ｂ在 前 ， 所 以在 对 它 进 行 读 写 时 需 加 软 件 开 销 的方 式 取 代 硬 件 电 路 补 偿 ， 简 化 了 电路 ， 降 低 了生 产 成本 ， 提 高 了 系统 工 作 的可 靠 性 。经 试验 证 明 ， Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０这 种 温
围在一 ５ ５ ℃～ １ ２ ５ ℃内， 对 于 一 般 工 控 场 合 完 全 满 足 要 求 。该 Ｉ Ｃ 通 过 单 线 接 口分 别 在 ９ ３ ． ７ ５ ｍｓ或 ７ ５ ０ ｍｓ把 温度 转 换 成 ９或 １ ２
位的数字量 ， 设 定 的分 辨率 越 高 ， 所 需 要 的 温 度 数 据 转 换 时 间 就 越 长 。该 ｌ Ｃ 在 使 用 中不 需 要 任 何 外 围元 件 ， 可 以单 独 供 电 或 使 用 数 据 线 供 电 ，使 用 数 据 总 线 供 电 时 Ｖ ＤＤ 和 ＧＮＤ端 均 接 地 。
利 用单 片机 进 行 温 度 测 控 在 现 代 工 业 控 制 中非 常 普 遍 。本 文 所 提 出 的 温度 测 量 和修 正 方 法 具 有 构 造 简 单 、 成本低廉 、 适 用 广 泛 的 特点 ，一 款 仪 表 可 以配 用 多 种 不 同 的热 电偶 使 用 并 且 在 热 电偶 的测 温范 围 内可 以准 确 测 量 温度 。
要 对 数 据 重新 排 列 。 只 有对 寄 存 器进 行 正 确 配 置 ＡＤ ７ ７ ０ ５才可 以
光纤温度传感器的技术原理和相关应用研究
光纤温度传感器的技术原理和相关应用研究摘要：随着光纤技术研究的不断发展，人类的生活越来越离不开光纤传感器。
光纤传感器以其体积小、质量轻、灵敏度高、不易受到电磁的干扰等优点，人类开发出了各种类型的光纤传感器，逐渐取代了传统传感器在人类生活中的应用。
本文详细介绍了光纤的三种特性及其各自的特点，光纤传感器的工作原理和其按照不同方式的分类。
重点讲述了光纤温度传感器的特点以及分布式光纤温度传感器、光纤荧光温度传感器、光纤光栅温度传感器、干涉型温度传感器的测温原理与性质特点，并利用它们的工作原理及特点将光纤温度传感器应用到医疗、建筑、电力系统、航空航天等应用上。
利用光纤温度传感器的工作原理，进行基于马赫-泽德尔干涉仪的测温实验。
并根据这次的测温实验得到光纤温度传感器测温的优缺点，并对光纤温度传感器测温方法的改进提出自己的见解。
关键词：光纤光纤传感温度传感器测温Technical principles and fiber optic temperature sensorsrelated researchAbstract：With the continuous development of optical fiber technology research, human life increasingly inseparable fiber optic sensors. Fiber Optic Sensors its small size, light weight, high sensitivity, less susceptible to electromagnetic interference and other advantages, humans developed various types of fiber optic sensors, gradually replaced the traditional sensors in human life.This paper describes the three characteristics of the fiber of their characteristics, working principle of fiber sensor and its classification in different ways. Focuses on the characteristics of the fiber optic temperature sensor, and temperature characteristics and properties of the principle of distributed optical fiber temperature sensors, fiber optic fluorescence temperature sensors, fiber grating temperature sensor, interferometric temperature sensor, and the use of their works and the characteristics of the fiber optic temperature sensors to the medical, construction, power systems, aerospace and other applications.The use of fiber optic temperature sensor works, based Mach - Ze Deer interferometer temperature experiments. And give advantages and disadvantages of fiber optic temperature sensor according to the temperature of the temperature experiment, and suggest improvements fiber optic temperature sensor temperature measurement method of his own views.Key words：Fiber;Fiber optic sensing;Temperature sensor;Applications;Measuring temperature引言随着人类社会的进步，光电子技术发展的越来越快，其中以光纤技术的发展最为迅速，半个多世纪以来，人们充分享用了由光纤技术带来的文明与便利后，有充分的理由使人们相信，人类已逐步进入由光主宰的技术世。
北京分布式光纤线型在线测温系统的原理
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。
石油 分布式光纤测温标准
石油分布式光纤测温标准一、测温系统要求石油分布式光纤测温系统应满足以下要求：系统应具备高精度、高稳定性、高可靠性和高抗干扰能力，以确保在石油开采、加工和运输等环节中的温度监测准确性。
系统应采用分布式光纤测温技术，以实现对石油管道、储罐等关键设备进行连续、实时、全面的温度监测。
系统应具备自动化、智能化功能，以实现温度数据的自动采集、传输、处理和报警等功能。
系统应具有良好的人机交互界面，以便用户能够直观地了解测温数据和系统运行状态。
二、测温光纤类型石油分布式光纤测温系统应采用以下类型的测温光纤：铠装光缆：具有抗拉、抗压、抗弯曲等特点，适用于石油管道等复杂环境的温度监测。
光纤温度传感器：采用光纤布拉格光栅等光学器件，能够实现对温度的精确测量。
三、测温范围和精度石油分布式光纤测温系统的测温范围和精度应满足以下要求：测温范围：-40℃～+60℃（特殊要求可定制）。
测温精度：±0.5℃（特殊要求可定制）。
四、测温光纤安装要求石油分布式光纤测温系统的测温光纤安装应满足以下要求：光纤应安装在被监测设备的表面或内部，以保证测量数据的准确性和稳定性。
光纤的安装应避免机械损伤和化学腐蚀，以确保其使用寿命和测量精度。
在安装过程中，应对光纤进行保护和标记，以防止误操作和损坏。
五、测温系统性能测试石油分布式光纤测温系统在投入使用前应进行性能测试，以确保其满足设计要求和标准。
性能测试应包括以下内容：温度响应时间测试：测试系统在温度变化时的响应速度和稳定性。
温度测量范围和精度测试：测试系统在不同温度下的测量范围和精度是否符合设计要求。
抗干扰能力测试：测试系统在电磁干扰、振动等环境因素下的稳定性和可靠性。
系统功能测试：测试系统的自动采集、传输、处理和报警等功能是否正常。
人机交互界面测试：测试系统的人机交互界面是否直观、易用，能否满足用户需求。
六、测温数据传输和处理石油分布式光纤测温系统的测温数据传输和处理应满足以下要求：数据传输：系统应采用稳定可靠的通信方式，如光纤通信或无线通信，确保数据的实时性和完整性。