光纖感溫探測與報(bào)警系統(tǒng)課件

1、 光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)學(xué) 校：西安工業(yè)大學(xué)專 業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)學(xué) 號(hào)： 100108110主 講： 秦 二 雷西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022如何測量溫度？ 溫度 是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 溫度根據(jù)溫度傳感器的使用方式，通常分為接觸法與非接觸法兩類。（a）接觸法 由熱平衡原理可知，兩個(gè)物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時(shí)間達(dá)到熱平衡，它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計(jì)，就可以用它對(duì)另一個(gè)物體實(shí)現(xiàn)溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法。（b）非接觸法 利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度，這種測溫方式稱為非接觸法

2、。 09 八月 2022 光在光纖傳輸過程中，外界溫度、壓力等影響，導(dǎo)致內(nèi)部傳輸光信號(hào)的強(qiáng)度、中心波長、相位、頻率、偏振態(tài)等光波量的變化，通過不同的技術(shù)對(duì)強(qiáng)度、中心波長、相位、頻率、偏振態(tài)的檢測科形成多種光纖傳感技術(shù)。 1、光導(dǎo)纖維的簡稱2、光纖由纖芯、包層、外部涂覆層構(gòu)成3、光纖的工作波長：短波長0.85um 長波長1.31um和1.55um，其中1.55um 的損耗最小，是通信常用波段光纖單模光纖1、纖芯直徑8-12um2、包層外直徑125um3、適宜大容量、長距離的 光纖傳感組網(wǎng) 光纖傳感概述 西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院09 八月 2022光纖具有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 一、不帶電本安防爆 二、良好的

3、抗腐蝕性 三、具有耐高壓能力 四、抗電磁干擾性強(qiáng) 五、可探測距離遙遠(yuǎn) 六、使用壽命長 西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院09 八月 2022 介于以上優(yōu)點(diǎn)，因而光纖傳感技術(shù)在安全、健康檢測、航空航天領(lǐng)域受到了很大的關(guān)注。而且成為長距離火災(zāi)探測，如隧道、石油化工、電纜夾層等處火災(zāi)探測的理想選擇。光纖光柵傳感技術(shù)傳感技術(shù)傳感原理光纖光柵可測物理量適應(yīng)范圍溫度、應(yīng)變、壓力、位移、加速度等橋梁、隧道、油罐、電纜、大型結(jié)構(gòu)等分布式光纖測溫拉曼散射溫度隧道、電纜、管道等分布式光纖測應(yīng)變布里淵散射應(yīng)變管道、油井等井下溫度壓力監(jiān)測法布里珀羅干涉 溫度、壓力油井監(jiān)測、智能井光纖陀螺光纖水聽器光纖互感器光纖傳感分類及應(yīng)用

4、西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院賽格耐克效應(yīng) 09 八月 2022 感溫光纖探測原理 拉曼散射拉曼散射光分成相對(duì)于入射光波長對(duì)稱的斯托克斯光與反斯托克斯光，其光強(qiáng)比與光纖散射點(diǎn)處的溫度有如下關(guān)系 ： las ：反斯托克斯光強(qiáng)度 ls ：斯托克斯光強(qiáng)度 a ：溫度相關(guān)系數(shù) h ：普朗克系數(shù)， c ：真空中的光速 v ：拉曼平移量， k ：鮑爾茨曼常數(shù) t ：絕對(duì)溫度值。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022 圖1、拉曼感溫光纖火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022 感溫光纖探測原理 感溫光纖探測系統(tǒng)指標(biāo)1、空間分辨率 指系統(tǒng)沿著光纖長度方向所能辨識(shí)的最小空間單元。2、溫度

5、分辨率 指系統(tǒng)所能測量的溫度準(zhǔn)確度。3、時(shí)間分辨率 指系統(tǒng)完成一次準(zhǔn)確測量所需要耗費(fèi)的時(shí)間。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022 光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng) 工作原理西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022圖 3 光纖光柵波長與溫度關(guān)系的示意圖光纖光柵反射波長的變化與環(huán)境溫度的變化呈線性關(guān)系 光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng) 光纖光柵本質(zhì)上是一段纖芯折射率周期性變化的光纖，長度一般只有 10mm 左右。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022圖 2 光纖光柵示意圖 光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng) 工作原理西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022 在不受應(yīng)變影響的情況下，光纖光柵波長

6、漂移B與溫度的關(guān)系如下 ： ：光 纖 的 熱 膨 脹 系 數(shù)，一 般 為0.5510-6/ ； ：光纖光柵的熱光系數(shù)，常溫下約為6.310-6/ ； T ：溫度的變化。 光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng) 基于光纖光柵反射波長對(duì)應(yīng)的光纖光柵探測器的數(shù)量，光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)可以分為以下兩類：西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022一、獨(dú)立光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng) 二、全同光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng) 獨(dú)立光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)的測溫通道上的傳感器鏈路由 N 個(gè)光纖光柵探測器串聯(lián)而成，其中每個(gè)探測器的中心波長都是不同的。通過信號(hào)解調(diào)器對(duì)波長進(jìn)行分析，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)探測器所處溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)異常的溫度或火情報(bào)警。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022獨(dú)立光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng) 圖 4 獨(dú)立光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)示意圖 全同光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)是在測溫通道上將 N 個(gè)相同波長的光纖光柵探測器串連成為一條鏈路。當(dāng)某一個(gè)光柵探測到溫度升高到一定值時(shí)，其反射峰會(huì)移出巨大的包絡(luò)，以此來實(shí)現(xiàn)測溫和報(bào)警。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院09 八月 2022全同光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng) 圖 5 全同光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)示意圖西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022 全同光柵與獨(dú)立波長光柵對(duì)比西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 09 八月 2022感溫電纜與光纖光柵對(duì)比西