分布式光纤温度传感技术在隧道监测中的应用

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1、万方数据·20·yygx205901@sina．com应用光学J．AppliedOptics文章编号：1002—2082(2005)03--0020--03分布式光纤温度传感技术在隧道监测中的应用蒋奇(山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061)摘要：介绍了分布式光纤温度传感检测原理及采用拉曼散射型分布式光纤温度传感器并将其与高速采集处理电路集成的检测方式。分析了分布式光纤温度传感技术应用于隧道火情监控的优越性。结合计算机及现场Modbus网络构建了隧道监测网络，同时还介绍了开发隧道监测网络的软硬件设计过程。现场实验表明，分布式光纤温度传感技术具有良好的应用前景和较高的推广价值。关

2、键词：分布式光纤；温度传感；监测网络中图分类号：TN25—39文献标识码：AApplicationofFiber—OpticDistributedTemperatureSensortoTunnelMonitoringSystemJIANGQi(SchoolofControlScienceandEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract：Thesuperiorityoffiber—opticdistributedtemperaturesensorfortunnelmonitoringisanalyzed．Theprin

3、cipleofdistributedtemperaturemeasurementisintroduced．Ramandistributedtemperaturesensorandthehigh—speedsamplingcircuitareemployedandconnectedtothetemperaturemeasuringsystem．TunnelmonitoringnetworkisdesignedviatheirdustrialcomputerandModbus．Thedesignprocessofhardwareandsoftwareforthetunnelmonitorin

4、gnetworkisstatedindetail．Theapplicationprospectofthemonitoringsystemincludingthefiber-opticdistributedtemperaturesensorwillbebrilliantinthefuture．Keywords：distributedfiber—optic；temperaturesensor；monitoringnetwork习l吉jl目目前，对电缆隧道火情预警和火灾过热报警最有效的方法是采用线型温度监测。传统的线型温度检测技术是建立在气体力学或电气科学的基础上，只能提供非常少的信息和功能；

5、即使一些火灾报警系统中使用温感电缆进行监测，也不能在线监测温度的变化，而只能在火灾发生后大致给出区域的报警信号(不能精确确定报警点的位置)。分布式光纤温度检测技术是近十多年发展起来的二种用于实时检测空间温度场分布的新型光纤传感技术。它具有抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全、重量轻、体积小、可挠曲、测量对象广泛、对被测介质影响小、便于复用及便于成网等优点。利用该技术组成的监测预警系统可实现在线安全监测。将该系统与计算机网络技术结合，能实现不带电的远距离监控，并具有自动温度测量、温度实时记录和异常温度报警等功能；在事故发生前，能迅速找到故障点并加以排除，真正做到防患于未然。分布式温度监测网

6、络系统克服了传统温度检测受电磁干扰和隧道内恶劣环境等因素的影响，具有简单、可靠、智能化等特点。将电缆隧道温度监测管理引入一条新途径，符合现代工业发展的要求。1、分布式光纤温度检测原理分布式光纤温度传感检测一直是国内外研究的热点。对于较长距离的分布式测温应用，多数倾向于基于光散色机理的光纤测温研究，目前较常见的有基于光纤光时域反射(OTDR)的瑞利(Rayleigh)收稿日期：2004—02—16；修回日期：2004—11—11作者简介：蒋奇(1973一)，男，山东枣庄人，讲师，主要从事计算机检测和控制的研究及教学工作。万方数据应用光学2005，26(3)蒋奇：分布式光纤温度传感技术在隧道

7、监测中的应用·21·散射系统、基于OTDR的拉曼(Raman)背向散射系统(RoTDR)、基于OTDR的布里渊散射系统(BOTDR)、基于光频域反射技术(OFDR)的分布式光纤传感测量等。其中，光时域反射(OTDR)技术的研究和应用比较成熟，如上世纪80年代末英国York公司研制成功的基于0TDR的拉曼散射分布式温度传感系统，其定位精度为0．5m，温度分辨率为±0．5℃，空间分辨率为lm。基于OTDR的拉曼散射分布式光纤温度检测原理