电缆夹层分布式方案.doc

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1、电缆夹层分布式光纤感温火灾报警系统北京奥普智信光科技术有限公司2016年09月目录1　概述12　分布式线型光纤温度监测系统设计原理12.1　调制方法：32.2　解调方法：32.3　在时域里，RamanOTDR曲线43　分布式线型光纤测温系统详细技术指标和特点53.1　分布式线型光纤感温火灾探测器主机技术指标53.2　感温光缆技术参数53.3　计算机中心（网络及系统管理软件）（选配）63.4　分布式线型光纤测温系统的特点74感温光缆安装位置75材料清单71　概述分布式线型光纤温度监测系统（DTS）主要是一种时域分布式线型光纤监测系统，它的技术基础是光时

2、域反射技术OTDR，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里到几十公里范围，空间定位精度达到米的量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的场合，它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位,是光机电、计算机一体化技术的集成。分布式线型光纤温度监测系统是一种用于实时测量空间温度场的传感系统，在系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体。利用光纤的拉曼光谱效应，光纤所处空间

3、各点温度场调制了光纤中传输的光载波，经解调后实时地显示光纤所在空间的温度值（类似于光通信系统）；利用光时域反射（OTDR）技术，由光纤中的光传播速度和背向光回波时间，能对所测各温度点定位（类似于光雷达系统）。由于系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位，具有程控报警开关量输出，系统本身具有自检测（包括：仪器故障、光纤断裂）功能，是光机电、计算机一体化技术。近年来已开始应用于各种大、中型变压器，发电机组的温度分布测量、过热保护和故障诊断；大型仓库、油库、危险品库、大型轮船的货轮、高层建筑、煤矿、隧道和输油

4、管道的火灾防护及报警系统；化工原料及油料生产过程中的在线、动态检测；把它作为一种典型的机敏结构（smartstructure）用于航空、航天飞行器的在线、动态检测系统和机器人的神经网络系统。2　分布式线型光纤温度监测系统设计原理在分布式线型光纤温度监测系统中，温度信号通过自发Raman散射效应调制了光纤中由脉冲激光产生的自发Raman光子数，经解调后得到空间温度场分布的信息。基本原理如下图所示:半导体脉冲激光器和泵浦光纤激光器产生的激光经泵浦-信号光纤耦合器耦合后输入多模光纤，多模光纤各段上产生背向瑞利（RayLeigh）散射光；背向斯托克斯（sto

5、kes）反斯托克斯（anti－stokes）拉曼（Raman）散射光经双向耦合器输入到光纤窄带反射滤波器，利用光纤窄带反射滤波器抑制泵浦光纤激光器在10km多模光纤各段上产生的背向瑞利（RayLeigh）散射光，同时让拉曼（Raman）散射光通过，进入到波分复用器，由波分复用器将背向拉曼（Raman）散射光分成两路，一路背向反斯托克斯（anti－stokes）拉曼（Raman）散射光，经反斯托克斯（anti－stokes）拉曼（Raman）散射光滤波器滤波后进入第一光电雪崩二极管APD，转换成电信号Va,并进行放大，另一路背向斯托克斯（stokes）

6、拉曼（Raman）散射光，经斯托克斯（stokes）拉曼（Raman）散射光滤波器滤波后进入第二光电雪崩二极管APD，转换成电信号Vs,并进行放大，测量两个光电雪崩二极管APD输出的电信号的比值Va/Vs,从电信号的比值Va/Vs与温度的关系，可以得到光纤各段上的温度，从而获得空间的温度场分布。下图为系统实物图：2.1　调制方法：Anti-stokesRaman光子数：　　（1）Rayleigh散射光子数：　　　（2）式中：：入射进光纤每个激光脉冲所包含的光子数；、：分别为光纤反斯托克斯和瑞利散射截面有关的系数；、：分别为反斯托克斯Raman和瑞利光

7、子频率；：与光纤分子（以SiO2）Raman散射相关的分子上、下能级的布居数有关，分子能级上的布居数与温度有关：　　　（3）其中：为Raman声子频率，h为Planck常数，K为Boltzmann常数2.2　解调方法：有二种解调方法，设光纤上某局部位置的起始温度为T0，之后上升到T，用Na(T0)来解调Na(T)：（4）在(4)中，对SiO2分子来说Raman声子频率=1.32×1013Hz，若起始温度已知，通过测量即可由(4)中确定待测光纤温度。为了消除系统的不稳定性以及环境的干扰，光纤在测量过程中弯曲、受压等变化因数，常常采用双通道方式：用Ray

8、leigh散射光子数来解调Anti-stokesRaman光子数　　　　（5）2.3　在时域里，RamanO