光纖感溫探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)

光纖感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)學(xué)校：西安工業(yè)大學(xué)專業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)號(hào)：100108110主講：秦二雷西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024如何測(cè)量溫度？

☆溫度

是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來(lái)講是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院溫度根據(jù)溫度傳感器的使用方式，通常分為接觸法與非接觸法兩類。

（a）接觸法由熱平衡原理可知，兩個(gè)物體接觸后，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到熱平衡，它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計(jì)，就可以用它對(duì)另一個(gè)物體實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，這種測(cè)溫方式稱為接觸法。（b）非接觸法利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測(cè)定物體溫度，這種測(cè)溫方式稱為非接觸法。

25三月2024

光在光纖傳輸過(guò)程中，外界溫度、壓力等影響，導(dǎo)致內(nèi)部傳輸光信號(hào)的強(qiáng)度、中心波長(zhǎng)、相位、頻率、偏振態(tài)等光波量的變化，通過(guò)不同的技術(shù)對(duì)強(qiáng)度、中心波長(zhǎng)、相位、頻率、偏振態(tài)的檢測(cè)科形成多種光纖傳感技術(shù)。

1、光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱2、光纖由纖芯、包層、外部涂覆層構(gòu)成3、光纖的工作波長(zhǎng)：短波長(zhǎng)0.85um

長(zhǎng)波長(zhǎng)1.31um和1.55um，其中1.55um

的損耗最小，是通信常用波段光纖單模光纖1、纖芯直徑8-12um2、包層外直徑125um3、適宜大容量、長(zhǎng)距離的光纖傳感組網(wǎng)

光纖傳感概述

西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院25三月2024光纖具有哪些優(yōu)點(diǎn)？一、不帶電本安防爆二、良好的抗腐蝕性三、具有耐高壓能力四、抗電磁干擾性強(qiáng)五、可探測(cè)距離遙遠(yuǎn)六、使用壽命長(zhǎng)…………

西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院25三月2024

介于以上優(yōu)點(diǎn)，因而光纖傳感技術(shù)在安全、健康檢測(cè)、航空航天領(lǐng)域受到了很大的關(guān)注。而且成為長(zhǎng)距離火災(zāi)探測(cè)，如隧道、石油化工、電纜夾層等處火災(zāi)探測(cè)的理想選擇。光纖光柵傳感技術(shù)傳感技術(shù)傳感原理光纖光柵可測(cè)物理量適應(yīng)范圍溫度、應(yīng)變、壓力、位移、加速度等橋梁、隧道、油罐、電纜、大型結(jié)構(gòu)等分布式光纖測(cè)溫拉曼散射溫度隧道、電纜、管道等分布式光纖測(cè)應(yīng)變布里淵散射應(yīng)變管道、油井等井下溫度壓力監(jiān)測(cè)法布里－珀羅干涉

溫度、壓力油井監(jiān)測(cè)、智能井光纖陀螺光纖水聽(tīng)器光纖互感器……光纖傳感分類及應(yīng)用

西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院賽格耐克效應(yīng)

25三月2024感溫光纖探測(cè)原理

拉曼散射拉曼散射光分成相對(duì)于入射光波長(zhǎng)對(duì)稱的斯托克斯光與反斯托克斯光，其光強(qiáng)比與光纖散射點(diǎn)處的溫度有如下關(guān)系：

las：反斯托克斯光強(qiáng)度

ls：斯托克斯光強(qiáng)度

a：溫度相關(guān)系數(shù)

h：普朗克系數(shù)，

c

：真空中的光速

v：拉曼平移量，

k：鮑爾茨曼常數(shù)

t：絕對(duì)溫度值。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024

圖1、拉曼感溫光纖火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

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感溫光纖探測(cè)原理

感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)指標(biāo)1、空間分辨率

指系統(tǒng)沿著光纖長(zhǎng)度方向所能辨識(shí)的最小空間單元。2、溫度分辨率

指系統(tǒng)所能測(cè)量的溫度準(zhǔn)確度。3、時(shí)間分辨率指系統(tǒng)完成一次準(zhǔn)確測(cè)量所需要耗費(fèi)的時(shí)間。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024

光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)

工作原理西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024圖3光纖光柵波長(zhǎng)與溫度關(guān)系的示意圖光纖光柵反射波長(zhǎng)的變化與環(huán)境溫度的變化呈線性關(guān)系

光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)

光纖光柵本質(zhì)上是一段纖芯折射率周期性變化的光纖，長(zhǎng)度一般只有10mm左右。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024圖2光纖光柵示意圖

光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)

工作原理西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024

在不受應(yīng)變影響的情況下，光纖光柵波長(zhǎng)漂移ΔλB與溫度的關(guān)系如下：

α：光纖的熱膨脹系數(shù)，一般為0.55×10-6/℃；

ξ：光纖光柵的熱光系數(shù)，常溫下約為6.3×10-6/℃；ΔT：溫度的變化。

光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)

基于光纖光柵反射波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的光纖光柵探測(cè)器的數(shù)量，光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)可以分為以下兩類：西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024一、獨(dú)立光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)

二、全同光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的測(cè)溫通道上的傳感器鏈路由N個(gè)光纖光柵探測(cè)器串聯(lián)而成，其中每個(gè)探測(cè)器的中心波長(zhǎng)都是不同的。通過(guò)信號(hào)解調(diào)器對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行分析，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)探測(cè)器所處溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)異常的溫度或火情報(bào)警。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

25三月2024獨(dú)立光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)

圖4

獨(dú)立光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)示意圖

全同光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)是在測(cè)溫通道上將N個(gè)相同波長(zhǎng)的光纖光柵探測(cè)器串連成為一條鏈路。當(dāng)某一個(gè)光柵探測(cè)到溫度升高到一定值時(shí)，其反射峰會(huì)移出巨大的包絡(luò)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)溫和報(bào)警。西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院25三月2024全同光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)

圖5全同光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)示意圖西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

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全同光柵與獨(dú)立波長(zhǎng)光柵對(duì)比西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院

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