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煤厂感温光缆设计方案案
分布式光纤测温系统原理示意图
3.2系统的组成结构
系统的组成结构框图
根据前面理论知识的可知，光纤所在区域的温度信息与反斯托克斯的光功率有关，并通过反斯托克斯光与斯托克斯光的比值来解调出温度。分布式光纤测温系统可划分为四个子系统：控制触发子系统，光信号采集子系统，光电转换子系统和电信号处理子系统。控制触发子系统是指同步脉冲发生器，产生具有一定宽度和重复频率的脉冲；光信号采
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山西华通电力有限公司 斜沟选
煤厂感温光缆设计方案案 集子系统主要是由脉冲激光器，光波分复用器和传感光纤构成。脉冲激光器需要产生脉宽较窄且功率较大的光脉冲，光波分复用器集成了薄膜干涉滤波片，能够滤出斯托克斯和反斯托克斯这两种特定波长的光；光电转换子系统是由光电检测器和主放大器组成，把微弱光信号转换成适合数据采集卡处理的电压信号。光电检测器一般采用具有内部增益的雪崩二极管(APD)，主放大器一般由多级组成，要求宽带，高增益，低噪声；电信号处理子系统由数据采集卡和计算机组成，数据采集卡要有较高的数据采集速度和采集位数，从而有效的进行数据累加和平均处理。
3.3系统的测量机原理
计算机控制同步脉冲发生器产生具有一定重复频率的脉冲，这个脉冲一方面调制脉冲激光器，使之产生一系列大功率光脉冲，同时向高速数据采集卡提供同步脉冲，进入数据采集状态。光脉冲经过波分复用器的一个端口进入到传感光纤，并在光纤中各点处产生后向散射光，返回到波分复用器。后向散射光通过薄膜干涉滤光片分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光，经波分复用器的令外两个端口输出，并分别进入到光电检测器(APD)和主放大器中进行光电转换和放大，将信号放大到数据采集卡能够有效的采集范围上。此时数据采集卡将传感光纤各点散射回来的光电信号进行采集和存储，产生一条光纤温度曲线，并等待后续光脉冲产生的散射光电信号进行累加和平均等数据处理。最终由计算机通过编译好的软件进行温度解调和显示。
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煤厂感温光缆设计方案案 3.4分布式光纤传感系统特点
(1)
快速性：
系统测温、定位速度非常高。为了提高测量时间，宁波振东光电有限公司采用了高速数据滤波技术，以解决海量数字滤波优化问题；
系统主机内的激光发射装置每秒钟发射上万次的光脉冲，并将取样温度的平均值输出到显示系统，基本消除误差。 (2)
分布特性：
分布式光纤传感系统为分布式光纤测温系统，可提供连续动态监测长达十几公里范围内每隔0.5米各点的温度变化信号，可任意设置各级温度报警值。 (3)
先进性：
该系统是世界上目前性能指标最高、功能性最强、可靠性最高、技术最先进的产品。采用的光元器件是通过纳米技术生产出来的进口器件。 (4)
准确性:
该系统的取样间隔0.5m，温度分辨率0.1℃，温度精度±1℃；定位精度达±0.5m。 (5)
灵活性:
分布式光纤传感系统是在线监测方式；
监测范围内任何一点的报警信号上传至综合监控系统的时间不大于30秒；
本系统的主机可提供继电器接口（无源干接点）在火灾报警控制器上进行报警，可按区间提供一组干接点报警信号；
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煤厂感温光缆设计方案案 监测系统提供的是一个连续的动态监测信号,系统可设置多级温度点报警即系统支持多级报警，如40℃预报警,50℃采取措施等，并且可以根据环境不同进行报警点温度参数设定；
为避免误报发生，针对事故发生前的温度变化率大的特点,在报警设置中可设置温升速率进行监测,当监测到温升速率大于该值时发出报警信号,并提供相应的信号输出；
多种报警条件，只要满足一条，系统就会立即产生报警。可根据现场要求对取样间隔进行调整，最短取样间隔为0.5米；
报警控制区可编程,并可按照用户的要求进行灵活设计，每一系统可针对环境变化可设置每公里不小于300个不同报警控制区域。针对地铁的特殊需求，系统可将每50米设置为一个分区，当某一分区出现异常情况时，DTS系统会自动将此分区报警信息（如位置、报警类型、温度值等）打包上传至地铁集中监控系统。 (6)
兼容性：
分布式光纤传感系统的主机为开放通信协议，提供与工作站联接的通信接口，在中央控制室防灾报警工作站以汉化的图文方式显示温度曲线、报警位置、报警温度等全部信息；
系统可以通过RS232、RS485、内置继电器、RJ45或其它工业协议等输出形式与PC、消防报警系统等其它控制设备进行连动，进行声光报警，信号输出准确、完整；
分布式光纤传感系统可根据不同报警区分段、分级输出信号，以适应不同控制盘的需要； (7)
安全性：
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煤厂感温光缆设计方案案 系统软件授权管理，安全可靠；
用户可以对系统今后的升级和维护进行更新；
分布式光纤传感系统具备安全记录功能，可储存系统运行以来的所有历史数据，并可使用便携式计算机下载有关数据；
如果光纤受损，系统可以定位受损点，具有自诊断功能，并通过光纤熔接机对其进行熔接，这对于有效的实施在线监测是非常重要的；
激光安全等级符合Class 1M（激光暴露时对人体完全无伤害）； 探测光纤本征安全、可靠，采用光信号，不会与电之间产生相互电磁干扰。
3.5光纤测温系统与传统传感器比较
光纤测温系统与传统传感器比较具有许多天然的优势，主要包括： (1) 连续分布式测量
分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的得到沿着探测光缆几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。 (2) 抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作。
光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。 (3) 本征防雷。
雷电经常破坏大量的电测传感器。光纤传感器由于完全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。 (4) 测量距离远，适于远程监控。
光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情
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