光纤光栅测温系统

1系统功能

光纤光栅测温系统主要实现了基于光纤光栅技术的实时温度在线监测系统，将传感设备采集的实时信息数据传输至监控计算机，经过数据分析、处理，将分析处理结果以实时直观图形、实时数据表格等方式显示发布，并集成了综合信息查询、防区报警策略设置、报警日志记录、用户管理方面的实用功能。方便用户浏览、查询、统计、打印记录表格等功能，并以此来满足用户对实时防区信息的直观浏览和控制需求。实现了实时直观图形报警系统的整合应用，用户与实时报警系统之间的良好交互环境。其系统主要功能模块包括：

实时系统图

l       具有防区电子地图功能，将防区分布、传感器位置、工作状态、分布情况以动态实时图形显示

l       直观图形发布，显示各防区实时监测图形，使工作人员能够及时掌握各防区运行状况实时信息与相关历史数据

实时数据表

l       传感器数据的采集、传输与监测数据表格发布

l       方便用户浏览、统计、打印实时监测数据表格

综合查询统计

l       将采集的防区报警数据以报表方式统计显示

l       通过模糊查询（按时间、时段）方便查询历史信息并输出打印

系统管理

l       系统初始参数设置：系统初次初始设置完成后，今后系统的使用过程中系统能自动检测上次设置保存的参数信息，无需再次设置

l       用户设置：能添加、删除、修改操作用户的账号等基本信息

l       用户登录日志：当用户登录系统后，自动记录用户基本信息和IP地址

l       防区设置：可设置防区编号、名称、分组、基本信息等内容

安全备份

l       系统能够备份参数设置和报警记录，系统操作记录的保存时间不小于1年；所有防区报警记录的保存时间不小于1年

l       系统能够通过备份的参数数据恢复系统设置

l       系统能定期备份报警数据库，保证系统的安全性

2光纤光栅测温系统特点

²      可实时、分布监测

光纤光栅温度传感监测系统可以实时在线、全天候24小时监测，对确定异常地点以及是否自身故障提供重要数据。

²      灵活的报警控制

光纤光栅温度传感监测系统可设置多级灵敏度调节，并且可以根据环境不同进行修正。用户也可以根据实际情况自定各个区域的报警阀值。

²      响应时间短

单一探测区的响应时间不超过3秒，而且与监测长度与精度无关。

²      准确性、可靠性

采用先进的数字式测量技术，不受光源波动、连接损耗、光缆的随机振动等因素的影响。

²      优良的兼容性

系统可以通过RS232/485标准端口或者继电器输出与外部其它控制设备进行通信，可以与安防领域中使用的其它系统联网。

²      灵活的布点措施

系统组网方便灵活，各检测通道相对独立，避免了设备间的影响；可根据工程需要，灵活方便的选择探头位置和疏密程度。

²      安全特性

光纤光栅传感器对信号的采集是在无电的情况下进行的，本质防燃防爆。

²      自检功能

系统具有自检功能，可实时监测自身运行情况并输出故障报警声光信号。

3光纤光栅温度传感原理

   光纤布喇格光栅是利用光纤芯层材料的光敏特性，通过紫外激光曝光的方法，使一段本来沿光纤轴线均匀分布的光纤纤芯折射率发生周期性*改变（其周期在几百纳米数量级）形成的一种光栅结构的光学器件，简称光纤光栅。
 当宽带光通过光纤光栅时，光纤光栅会对此入射光进行选择性反射，反射一个中心波长与芯层折射率调制相位相匹配的窄带光（带宽通常约为0.1～0.5nm），此中心波长称之为布喇格波长λ，在外界参量(如应力、温度等)发生变化情况下，光栅栅距(d)发生变化，布喇格波长λ也随之发生变化，其变化满足如下关系式：

其中λB为光栅的布喇格波长，neff  为光栅的有效折射率，Λ为光栅条纹周期。光栅栅距Λ可通过改变两相干紫外光束的相对角度而得以调整，通过这种方法，就可以制作出不同反射波长的Bragg光栅，只有满足Bragg条件的光波才能被光纤Bragg光栅反射。其传感原理图如下图所示：

图  光纤布喇格光栅传感示意图

因此，通过精确地测量光栅反射光的布喇格波长λ的变化量，就可以获得光纤光栅处所测物理量。光纤布喇格光栅传感器的一个主要优点就是：采用对波长信号的数字式测量方法，不随光强度、光纤连接和耦合损耗、光源功率因素的影响，能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个布喇格光栅进行分布式测量。

4 系统构成

光纤光栅温度在线监测技术的系统结构可分为三层：

*层为：数据采集层。在这一层中，分布在电力电缆表面或电缆桥架上方的光纤光栅传感器将负责采集其表面温度；

第二层为：数据监测层。通过传输光缆将光纤光栅传感器采集到的数据上传给光纤光栅信号处理器和监控计算机，以实现在线监测；

第三层为：远程监控层。将中间层监测到的数据整理后打包通过局域网或者Internet传给远程监控中心，以实现远程监控。如下图：

   图  光纤光栅温度在线监测系统结构图

5 产品技术规格

中心主机

名称：光纤光栅信号处理器

型号：JC-OM301/SP

产品描述：用于光纤光栅波长信号数据读取采样分析处理

Ø   
光纤接口及类型：16通道  FC/APC

Ø    波长范围：1284nm—1327nm

Ø    分辨率：1pm

Ø    采样速率：20Hz

Ø    工作方式：16通道同步测量

Ø    光缆传输zui大距离：20km

Ø    每通道探测器容量：不大于20点

Ø    网络接口：10Base-T/100Base-TX，RJ45

Ø    网络协议：TCP/IP，UDP

Ø    电源：AC220V

Ø    工作温度和湿度：0℃--40℃,10%--90%

Ø    外形尺寸：标准19’,3U

传输设备

名称：传输光缆

型号： GYTA-12B1

Ø           光缆芯数：12

Ø           光缆外径尺寸：ф10mm

Ø           传输距离：≤20km

传感器

名称：光纤光栅温度传感器

型号：JC-OM301/S

Ø           探测器原理：布喇格光栅波长反射原理

Ø           波长范围：1280nm--1580nm

Ø           测温分辨率：0.1℃           

Ø           测温精确度：±0.5℃

Ø           封装型式：金属封装和绝缘封装

监控计算机

名称：监控计算机

zui低配置要求：

Ø           中央处理器：双核处理器

Ø           内存：2GB (1X2GB)NECC 双通道 DDR3 1333MHz SDRAM 内存

Ø           显示器：17" 宽屏显示器

Ø           硬盘：160GB  SATA 3.0Gb/s

Ø           显卡：512MB NVIDIA(R)