分布式光纖溫度系統(tǒng)?原理

分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)主要運用兩個測溫原?理;拉曼散射效應和光時域反射技術。根據(jù)光纖溫?度傳感系統(tǒng)的測溫原理，其檢測系統(tǒng)由光路模塊連?接傳感光纜,經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換導入應用軟件，從而實現(xiàn)?對溫度的檢測。?

測溫定位原理?

（1）拉曼散射效應用光纖測溫原理。?當光在光纖中傳播時，激光脈沖與光纖中的分?子和雜質(zhì)相互碰撞，產(chǎn)生各種類型的反射光，例如；?布里淵散射、瑞利散射、米氏散射和拉曼散射等。分?布式光纖傳感系統(tǒng)（DTS）的測溫原理為拉曼散射效?應。當光子在光纖中傳播時，光子與光纖中的分子?相互作用，分出兩種光;斯托克斯光（Stokes）和反斯?托克斯光（Anti-Stokes）。斯托克斯光光強與溫度?變化無關，反斯托克斯光光強與溫度變化有關。從?光波導內(nèi)任意一點的非斯托克斯光的光信號強度與?斯托克斯光的光信號強度的比例中，可以得到該點?的溫度。

檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成?根據(jù)拉曼散射測溫技術和光時域反射空間定位?技術原理，分布式光纖傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為4個模塊;?光路模塊、傳感光纜、電路模塊和應用軟件。?光路模塊是系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)，其中?半導體激光器產(chǎn)生有效激光脈沖，通過分光光路耦?合,到達感溫光纖，沿著感溫光纖向被測區(qū)域傳播。?激光在光纜傳播過程中，發(fā)生了拉曼散射現(xiàn)象，產(chǎn)生?斯托克斯光和非斯托克斯光，沿著感溫光纖向后繼?續(xù)傳播，再次經(jīng)過分光光路進入到光學濾波器。光?學濾波器將其他干擾光過濾掉，剰下斯托克斯光和?非斯托克斯光，并將兩種光分別提取。探測器吸收?提取的斯托克斯光和非斯托克斯光，光電轉(zhuǎn)換器將?光信號轉(zhuǎn)換成電信號的。電路模塊將接受到的電信?號進行處理后，經(jīng)過雙路高速放大器,信號被高速數(shù)?據(jù)采集系統(tǒng)采集，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將溫度和定位信?息傳入主機，再將火災和故障傳到火災報警控制器,?實現(xiàn)報警功能。

 

（1） 沿線分布連續(xù)測溫。?分布式光纖感溫系統(tǒng)傳感器隨光纜沿線分布，?此特點決定了分布式光纖感溫技術適應于長隧道任?意溫度點報警，其測量數(shù)據(jù)大，定位精度高，實時監(jiān)?測各個回路以1 m為間隔的傳感器的溫度變化，并?依照隧道需求劃分防火分區(qū)。

?（2） 系統(tǒng)穩(wěn)定測量準確。?基于光學測溫原理使得分布式光纖感溫系統(tǒng)，?不受電磁干擾、無明火隱患，與其他技術相比有著明?顯的優(yōu)勢，分布式光纖感溫技術在高速公路隧道易?燃易爆的測量環(huán)境中能夠保持性能穩(wěn)定。激光器每?秒發(fā)射上萬次有效激光脈沖，將測量的溫度計算平?均值輸出至系統(tǒng)，很大程度上縮小了誤差，預報警后?再經(jīng)由人工確定，核實報警，有效減少誤報,使系統(tǒng)?測量準確。?

（3） 技術先進。?近年來，境外很多發(fā)達國家（地區(qū)）已經(jīng)將分布?式光纖感溫系統(tǒng)替代了點火災探測器和傳統(tǒng)線性定?溫火災探測器，技術發(fā)展已經(jīng)趨于成熟。將分布式?光纖感溫系統(tǒng)應用到公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)中，不僅不?影響隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)應急方案的穩(wěn)定性，還?可實現(xiàn)分布式光纖感溫系統(tǒng)與其他機電系統(tǒng)的聯(lián)動。

光纖感溫系統(tǒng)和傳統(tǒng)感溫系統(tǒng)比較?應用于隧道火災的探測器分為點型探測器和線?分布式光纖感溫系統(tǒng)

主要特點

?分布式光纖相對于傳統(tǒng)的點型溫度傳感器具有?顯著的優(yōu)勢，更加適應于隧道火災惡劣的監(jiān)測環(huán)境,?越來越廣泛地應用于目前的隧道火災監(jiān)測中型探測器兩種。?

（1）點型探測器主要有雙波長或三波長火焰自?動探測器，其原理是通過對明火明光的特定波長和?頻譜范圍的探測，系統(tǒng)設置2個或3個傳感器用于?接收不同的波段,識別火焰燃燒的光譜和頻率，實現(xiàn)對火災的探測。點型探測器反應速度快，但很容易?受到火災的煙霧和明火的干擾，以及火源被物體遮?擋而引起的漏報或誤報。點型探測器不能實現(xiàn)對隧?道內(nèi)溫度的連續(xù)測量，無法監(jiān)測到隧道內(nèi)完整的溫?度分布情況。傳感器容易變臟,導致檢測精度降低，?影響系統(tǒng)正常運行。?

（2）線型火災探測器主要包括；空氣管溫差探測?器、感溫電纜、熱敏合金線差溫探測器、光纖感溫探?測器。空氣管溫差探測器和感溫電纜是早期采用的?探測器，由于其探測可靠性低、系統(tǒng)不穩(wěn)定，無法滿?足目前隧道的檢測需求，已經(jīng)被市場淘汰。熱敏合?金線差溫探測器容易受到電磁波干擾，誤報發(fā)生頻?率高,也無法實現(xiàn)公路中長、特長隧道的監(jiān)測。

分布?式光纖感溫系統(tǒng)是線型火災探測器中的一種,相對于?點型探測器和傳統(tǒng)線型探測器，分布式光纖感溫系?統(tǒng)能夠準確測定火災發(fā)生的位置、火災溫度，靈敏度?高，性能穩(wěn)定,抗干擾能力強，且實現(xiàn)長距離監(jiān)測。?

分布式光纖感溫系統(tǒng)與傳統(tǒng)感溫系統(tǒng)對比

隧道火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計?

由于隧道火災撲救困難、損失嚴重，設置隧道?火災監(jiān)控預警消防系統(tǒng)具有十分重要的意義。

公司自主研發(fā)了一套以視頻?火災探測器輔助分布式光纖火災探測器，加上消防?聯(lián)動控制的完整隧道火災監(jiān)控預警消防系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)?視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于隧道發(fā)生火災時對事件進行?復核和確認，提供一些額外的信息。視頻監(jiān)控系統(tǒng)?包括前段系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)。對?監(jiān)測到的圖像信號有著分配、儲存和還原等功能。?在探測到光纖傳感器傳來的報警信號時，可以通過?監(jiān)視器更清晰迅速地獲得火災現(xiàn)場的具體情況（起?火點的位置、火災及煙霧蔓延的方向和速度、隧道內(nèi)?人員情況），有利于視頻監(jiān)控人員迅速判斷，有效控?制火情的發(fā)展，為火災的消防和救援提供方便。

消防聯(lián)動系統(tǒng)?消防聯(lián)動系統(tǒng)是對隧道火災的發(fā)生做出應急處?理，由通風控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、緊急?電話系統(tǒng)4大系統(tǒng)組成。通風控制系統(tǒng)可以有效控?制隧道內(nèi)的風速、風向、一氧化碳濃度與煙霧濃度，?照明控制系統(tǒng)用于減少隧道洞內(nèi)與外界之間亮度差?異過大引起的視覺問題。廣播系統(tǒng)用于隧道發(fā)生異?常時，向洞內(nèi)人員發(fā)布消息和及時對洞外車輛及人?員的疏通。緊急電話系統(tǒng)用于火災發(fā)生時，隧道內(nèi)?車輛駕駛?cè)藛T能及時直接向外界求救。