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分布式温度监测系统

 

分布式光纤测温(DTS)技术示范成功是在1981,Southampton 大学在通讯光纤上测试成功。随着测量手段的不断完善和计算机技术的飞速发展,分布式光纤测温技术

 

走出了实验室,目前它被广泛的应用于各种工业测温应用。DTS 系统的标准配备主要由两部分构成:主机和传感器。主机由工业计算机、光器件、激光源等部分组成,它们被集成在机箱内,主要用于整个系统的参数配置、信号采集、信号分析和分析结果输出等功能;传感器所采用的是光纤光缆作为线型传感器,光缆里面通常有若干根光纤,一根光缆可以长至数十公里,通过分析光纤内不同位置上的光散射信号得知相应的温度和位置信息。


系统简化结构图

DTS 系统使用光纤作为传感器,由于光纤固有的优良特性,所以DTS 系统有很多先天的优点:

1)在分布式光纤探测系统中,光纤既是传感器又是通讯通道,不再需要其它的电子测量装置;

2)温度的实时监控,做到早期预警,无误报;

3)能够提供整条探测光缆上任意一个测量点的信息,安装快捷且成本低廉,几乎无需维护;

4)光纤具有耐高温(能够承受超过350℃的高温)、抗腐蚀、抗雷击和长寿命的特质,适用于各种复杂有害或恶劣环境;

5)光纤具有抗射频和抗电磁干扰的特质,适用于高压设备;

6)光纤具有无静电、无辐射的特质,不会产生电火花,适用于易燃环境;

7)光纤本身轻细纤柔,光纤传感器的体积小,重量轻,不仅便于布设安装,而且对埋设部位的材料性能和力学参数影响甚小,能实现无损埋设等。

01 DTS 原理简介

DTS 分布式光纤温度监测系统采用先进的OTDR 技术和Raman 散射光对温度敏感的特性,探测出沿着光纤不同位置的温度的变化,实现真正分布式的测量。其基本原理是:激光器发出脉冲光通过波分复用器进入探测光纤,光纤内分子及不均匀的杂质对入射的激光脉冲有散射作用,入射光脉冲沿着光纤向前传输,散射光向四周传输。只有沿光纤后向传输的散射光会传输到波分复用器,再到达探测器。原理图如下所示:


DTS 分布式光纤温度监测系统原理图

后向散射光中有瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等,拉曼散射光包含有两种成份:斯托克斯光和反斯托克斯光。通过波分复用器和带通滤光片可以分离出后向散射光中斯托克斯光和反斯托克斯光,分别采集两路光信号的强度,用反斯托克斯光强与斯托克斯光强相比,就可以得到只有温度高低有关的信号。只要通过探测器测得光在光纤中的传播时间,便可求得某一点的温度值。

 

02 光缆的安装


电缆工程采用集成了光纤的电缆,在工程完毕后,直接就可实施电缆温度测量,无须再敷设光缆。

                                                                         集成了光纤的电缆                       光缆敷设示意图

针对没有集成光纤的电缆的温度检测,我们可以提供带不锈钢套管光缆或无金属结构光缆;光缆护套可以是PVC、低烟无卤或交联聚乙烯等。施工时只需将光缆沿电缆敷设在一起,然后通过固定件将其固定,固定件间隔根据需求不等。此种光缆采购方便,敷设简单、快速, 温度感应迅速。其优良性能已经在实际应用中得到验证。


03 设备的技术规格

04 系统软件

1)主监控软件为多窗口控制中文界面,完全按照用户的逻辑视图(电缆回路)展示所有用户界面

2)实时显示线路上的温度分布曲线、各点温度随时间变化曲线

3)可按照用户鼠标选定显示任何一局部温度细节

4)主视图为电缆布局图或接线图,并注有所有关键指标,鼠标双击任一电缆对象,则显示电缆的分布温度和有关的具体视图

5)测温光纤具有连续测温功能,能检测电缆温度变化情况,报警数据可在软件中设置

6)可记录十年内历史信息(取样间隔不大于1 小时)

DTS 温度分布曲线图

05 应用范围

 

1)城市地下管网在线温度监测

2)10KV ~ 500KV 中压、高压、超高压电缆温度监测,110KV ~ 1000KV 架空线路温度监测

3)大坝的渗水、泄漏和温度检测

4)大型变压器的温度监测

5)各种管道(天然气、石油等)泄漏监测

6)建筑物防火监测

7)大型工厂(化工厂电厂)重点设备(炼炉、煤炭传送)温度监测,或生产过程的温度监测

8)各种遂道(高速公路、地铁、铁路等)防火监测

9)油田和天然气竖井的温度检测等

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