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光纤分布式温度检测在火灾报警系统中的应用.docx
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光纤分布式温度检测在火灾报警系统中的应用
陈琨 舒慧慧
摘 要:本文叙述了光纤分布式温度检测系统的工作原理,介绍了光纤分布式火灾报警系
统(DTS)的组成及主要性能、使用方法及注意事项。
关键词:光纤 温度 火灾 报警
分布式光纤感温技术是近年来发展起来 来,对这一后向散射光进行信号采集并在
的一种实时、在线、多点的温度传感技术, 光电装置中进行分析,从而提供温度信息。
可用于实时测量温度场。在分布式光纤温度
当 频 率 为 V ( 假 定 中 心 波 长 为
0
传感系统中,光纤既是传感器又是信号传输 1300nm)的激光入射光纤中,光纤中的分
通道,系统利用光纤所处空间温度场对光纤 子会对入射光产生散射。散射光谱中,除
中的向后散射光信号进行调研,再经过信号 与入射光频率 V 相同的中心谱线外,其两
0
调解、采集和处理将温度信息实时显示出来。 侧还存在(V -△ )及(V +△ )两条谱线。
0
v
0
v
在时间上,利用光纤中光波的传输速度和后 中心谱线为瑞利散射谱线,低频一侧频率
向光回波的时间差,结合OTDR 技术对所测 (V -△ )波长为λs 的谱线称为斯托克斯
温度点进行准确定位。分布式光纤感温系统 线(Stokes),高频一侧频率(VV -△ )波
0
v
0
v
中的检测光纤不带电、抗射频和电磁干扰, 长 为 λ as 的 谱 线 称 为 反 斯 托 克 斯 线
防燃、防爆、抗腐蚀、耐高压和强电磁场、 (Anti-stokes),跟据拉曼散射理论,在自
耐电离辐射,能在有害的环境中安全运行, 然拉曼条件下,反斯托克斯光强 Ias 与斯托
在很多高温、高热等恶劣环境下具有特殊优 克斯光强 Is 之比为:
势,近年来已广泛应用于煤矿、隧道的火灾
自动报警系统,也可用于油库、危险品库、 (1)
军火库、工矿企业的生产车间、智能大厦、
R(T)=I /I =(λ /λ )exp(-hc△ /KT)
as s
s
as
v
式中:λ =1229nm,为反斯托克斯光
as
民用建筑屋内的温度检测和火灾报警系统。 中心波长
一、工作原理
s
=1378nm 为斯托克斯光中心波长
光纤用作温度探测器的主要依据是其
光时域反射(OTDR:optical time domain
reflectome-try ) 原 理 及 背 向 拉 曼 散 射
(Raman Scat-foring)温度效应。DTS 系统
根据 ORDR 原理进行分布式温度探测和跟
踪,系统工作原理为:光纤温度激光雷达
中采用雷达技术,激光光源沿光纤注入光
H=6.62×10 J.sec,为普郎克常量
-34
C=3.0×108m/s 为真空中光速
△V:440cm ,为喇曼频移波数
-1
K=1.38×10 J.K ,为玻尔兹曼常数
-23
-1
T,为绝对温度
从式(1)看出,比值R(T)仅与温度T有关
而与光强、入射条件、光纤弯曲、压力变
脉冲,脉冲大部分能传到光纤末端并消失, 化及光纤几何尺寸等无关。因此可借助探
但一小部分拉曼散射光会沿光纤反射回 测反斯托克斯及斯托克斯后向拉曼散射光
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