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分布式光纤测温系统的发展和应用

温度是工程技术和科研中十分重要的物理量,因此测温技术一直在不断研究和发展。传统测温多用热敏电阻、光学高温计等温度传感器。但对于某些特殊的工业环境(如易燃易爆、高电压、大电流、强电磁干扰等),以电信号为工作基础的温度传感器通常在安全性、信号的稳定性方面受到很大的限制,因此为了在各种场合都可以安全有效的测温,开发新型测温系统成为必然趋势。光纤本身的电绝缘性,几何易变性及其固有的大的信号传输带宽等优点,以及光栅传感器的发展,使得光纤温度传感器突破了传统温度传感器的限制,为存在强电磁场干扰等恶劣环境下的温度测量提供了非常有效的手段,同时光纤测温系统能够克服传统的点式传感器的限制,能够测量沿光纤分布的温度场信息。

分布式光纤测温系统经过十多年的发展,以其测量距离长、精度高、无测量盲区、抗电磁干扰能力强等优点,被广泛应用于电力电缆隧道、综合管廊、煤炭行业和数据中心等需要测温、火灾报警和节能减排的领域。基于拉曼的DTS(分布式光纤测温系统),通过比较斯托克斯光和反斯托克斯光的强度,获得温度信息。

分布式光纤测温装置是利用自发拉曼散射效应制成的,其反斯托克斯Antistokes信号对温度敏感,斯托克斯信号Stokes对温度不敏感,利用其光强之比可以计算出沿光纤各点的温度值,利用其瑞利散射技术实现精确定位。因此,其空间分辨率和测温精度是其重要的表征参数。

近年来,基于拉曼散射的分布式光纤测温(Distributed Temperature Sensing,DTS)系统被深入研究和发展。由于具有抗电磁干扰、测量距离长的特性,分布式光纤测温在众多工业领域被广泛应用,例如火灾预警、电线安全监测以及输油管路的泄露检测。

分布式光纤测温系统能够对测量对象进行实时温度监测,不仅能够即时的探测到火灾事件的发生,同时还能给出准确的火灾发生地点,为即时扑救赢得时间,尽可能减小事故损失。福州华光天锐的分布式光纤测温系统,消除了传统温度监测系统自身的安全隐患,极大提高了监测系统对测温对象温度监测的可用性。分布式光纤测温系统被很多大型建筑企业和地铁企业使用,大大降低了各种火灾事故的发生。此外,在地热开发与应用、石油和天然气开采、化工生产等领域中,分布式光纤测温系统也有重要而广泛的应用前景。

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