光纤感温探测与报警系统.

光纤感温火灾探测系统•学校：西安工业大学•专业：光信息科学与技术•学号：100108110•主讲：秦二雷西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一如何测量温度？☆温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。西安工业大学光电工程学院温度根据温度传感器的使用方式，通常分为接触法与非接触法两类。（a）接触法由热平衡原理可知，两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡，它们的温度必然相等。如果其中之一为温度计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种测温方式称为接触法。（b）非接触法利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度，这种测温方式称为非接触法。2020年1月6日星期一光在光纤传输过程中，外界温度、压力等影响，导致内部传输光信号的强度、中心波长、相位、频率、偏振态等光波量的变化，通过不同的技术对强度、中心波长、相位、频率、偏振态的检测科形成多种光纤传感技术。1、光导纤维的简称2、光纤由纤芯、包层、外部涂覆层构成3、光纤的工作波长：短波长0.85um长波长1.31um和1.55um，其中1.55um的损耗最小，是通信常用波段光纤单模光纤1、纤芯直径8-12um2、包层外直径125um3、适宜大容量、长距离的光纤传感组网光纤传感概述西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一光纤具有哪些优点？一、不带电本安防爆二、良好的抗腐蚀性三、具有耐高压能力四、抗电磁干扰性强五、可探测距离遥远六、使用寿命长…………西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一介于以上优点，因而光纤传感技术在安全、健康检测、航空航天领域受到了很大的关注。而且成为长距离火灾探测，如隧道、石油化工、电缆夹层等处火灾探测的理想选择。光纤光栅传感技术传感技术传感原理光纤光栅可测物理量适应范围温度、应变、压力、位移、加速度等桥梁、隧道、油罐、电缆、大型结构等分布式光纤测温拉曼散射温度隧道、电缆、管道等分布式光纤测应变布里渊散射应变管道、油井等井下温度压力监测法布里－珀罗干涉温度、压力油井监测、智能井光纤陀螺光纤水听器光纤互感器……光纤传感分类及应用西安工业大学光电工程学院赛格耐克效应2020年1月6日星期一感温光纤探测原理拉曼散射•拉曼散射光分成相对于入射光波长对称的斯托克斯光与反斯托克斯光，其光强比与光纤散射点处的温度有如下关系：•las：反斯托克斯光强度ls：斯托克斯光强度a：温度相关系数h：普朗克系数，c：真空中的光速v：拉曼平移量，k：鲍尔茨曼常数t：绝对温度值。西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一图1、拉曼感温光纤火灾报警系统结构西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一感温光纤探测原理感温光纤探测系统指标1、空间分辨率指系统沿着光纤长度方向所能辨识的最小空间单元。2、温度分辨率指系统所能测量的温度准确度。3、时间分辨率指系统完成一次准确测量所需要耗费的时间。西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一光纤光栅感温火灾探测系统工作原理西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一图3光纤光栅波长与温度关系的示意图光纤光栅反射波长的变化与环境温度的变化呈线性关系光纤光栅感温火灾探测系统光纤光栅本质上是一段纤芯折射率周期性变化的光纤，长度一般只有10mm左右。西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一图2光纤光栅示意图光纤光栅感温火灾探测系统工作原理西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一在不受应变影响的情况下，光纤光栅波长漂移ΔλB与温度的关系如下：α：光纤的热膨胀系数，一般为0.55×10-6/℃；ξ：光纤光栅的热光系数，常温下约为6.3×10-6/℃；ΔT：温度的变化。光纤光栅感温火灾探测系统基于光纤光栅反射波长对应的光纤光栅探测器的数量，光纤光栅感温火灾探测系统可以分为以下两类：西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一一、独立光纤光栅感温火灾探测系统二、全同光纤光栅感温火灾探测系统独立光纤光栅感温火灾探测系统的测温通道上的传感器链路由N个光纤光栅探测器串联而成，其中每个探测器的中心波长都是不同的。通过信号解调器对波长进行分析，就可以实现对各个探测器所处温度的实时监测，进而实现对异常的温度或火情报警。西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一独立光纤光栅感温火灾探测系统图4独立光纤光栅感温火灾探测系统示意图全同光纤光栅感温火灾探测系统是在测温通道上将N个相同波长的光纤光栅探测器串连成为一条链路。当某一个光栅探测到温度升高到一定值时，其反射峰会移出巨大的包络，以此来实现测温和报警。西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一全同光纤光栅感温火灾探测系统图5全同光纤光栅感温火灾探测系统示意图西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一全同光栅与独立波长光栅对比西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一感温电缆与光纤光栅对比西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一光纤光栅感温火灾探测处理技术指标光纤感温探测传感器适用范围西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一西安工业大学光电工程学院2020年1月6日星期一