光纖感溫探測與報警系統(tǒng)

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：100108110主講：秦二雷西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024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動的劇烈程度。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，兩個物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時間達到熱平衡，它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計，就可以用它對另一個物體實現(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。

25三月2024

光在光纖傳輸過程中，外界溫度、壓力等影響，導(dǎo)致內(nèi)部傳輸光信號的強度、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)對強度、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25三月2024光纖具有哪些優(yōu)點？一、不帶電本安防爆二、良好的抗腐蝕性三、具有耐高壓能力四、抗電磁干擾性強五、可探測距離遙遠六、使用壽命長…………

西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院25三月2024

介于以上優(yōu)點，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

西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院賽格耐克效應(yīng)

25三月2024感溫光纖探測原理

拉曼散射拉曼散射光分成相對于入射光波長對稱的斯托克斯光與反斯托克斯光，其光強比與光纖散射點處的溫度有如下關(guān)系：

las：反斯托克斯光強度

ls：斯托克斯光強度

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：絕對溫度值。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024

圖1、拉曼感溫光纖火災(zāi)報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024

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的最小空間單元。2、溫度分辨率

指系統(tǒng)所能測量的溫度準(zhǔn)確度。3、時間分辨率指系統(tǒng)完成一次準(zhǔn)確測量所需要耗費的時間。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024

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

25三月2024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

25三月2024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

25三月2024

在不受應(yīng)變影響的情況下，光纖光柵波長漂移ΔλB與溫度的關(guān)系如下：

α：光纖的熱膨脹系數(shù)，一般為0.55×10-6/℃；

ξ：光纖光柵的熱光系數(shù)，常溫下約為6.3×10-6/℃；ΔT：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

25三月2024一、獨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個光纖光柵探測器串聯(lián)而成，其中每個探測器的中心波長都是不同的。通過信號解調(diào)器對波長進行分析，就可以實現(xiàn)對各個探測器所處溫度的實時監(jiān)測，進而實現(xiàn)對異常的溫度或火情報警。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024獨立光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)

圖4

獨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)某一個光柵探測到溫度升高到一定值時，其反射峰會移出巨大的包絡(luò)，以此來實現(xiàn)測溫和報警。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院25三月2024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

25三月2024

全同光柵與獨立波長光柵對比西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024