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分布式光纤温度传感器系统与应用DISTRIBUTEDOPTICALFIBERTEMPERATURESENSORSYSTEM&APPLICATION一、系统原理...............................................................................................................................................................31.1DTS测量基本原理.........................................................................................................................................41.2DTS系统的性能参数：.................................................................................................................................41.3技术优势........................................................................................................................................................5二、系统主机介绍.......................................................................................................................................................72.1DTS主机.........................................................................................................................................................72.2DTSS主机.......................................................................................................................................................8三、DTS主机技术指标.............................................................................................................................................10四、光缆分类.............................................................................................................................................................124.1S型火灾探测光缆........................................................................................................................................124.2T型火灾探测光缆........................................................................................................................................124.3大坝探测光缆..............................................................................................................................................134.4用于钻孔的探测电缆..................................................................................................................................14五、ＤＴＳ应用.........................................................................................................................................................155.1废料处理场..................................................................................................................................................165.2地下水..........................................................................................................................................................185.4油、气管道泄漏的监测..............................................................................................................................215.5电力装置......................................................................................................................................................225.6大坝安全检测..............................................................................................................................................245.7火灾检测......................................................................................................................................................275.8油气检测......................................................................................................................................................29六、软件简介.............................................................................................................................................................31一、系统原理分布式光纤温度传感器（DTS）系统是由主机、传感光缆及其他配置组合而成。是国外近年发展起来的一种用于实时监控温度场的高新技术。主要依据光纤的光时域反射（OTDR）和光纤的背向喇曼散射温度效应。一条数公里乃至数十公里长的光纤（光纤既是传输媒体，又是传感媒体）铺设待测空间，可连续测量、准确定位整条光缆所处空间的温度，并可通过光纤上的温度的变化，检测出光纤所处环境中气体和液体的泄漏，因此拓展了其应用的领域。光纤不带电，抗射频和电磁干扰，防燃，防爆，抗腐蚀，耐高温和强电磁场，耐电离辐射，能在有害环境中安全运行。系统具有自标定、自校准和自检功能，其运行和控制是通过计算机实现的。可将报警区域、光纤配置图等事先输入计算机，可自动或手动实时显示存贮报警区域、故障性质、温度的传播方向和受温面积、升温速度和温度分布等，并可结合到自动控制和远程控制系统中进行运行。系统工作原理如下图所示：DTS系统的原理图传感光纤1.1DTS测量基本原理分布式光纤温度传感器获取空间温度分布信息的原理是利用光在光纤中传输能够产生后向散射，在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲，它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波，包括瑞利散射、布里渊散射和喇曼散射。其中喇曼散射的状态受到所在光纤散射点的温度影响而有所改变，将散射回来的光波经波分复用、检测解调后，送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来，并且由光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间对这些信息定位，原理如下图所示：喇曼散射由两部分组成：斯托克斯光和反斯托克斯光。斯托克斯光和反斯托克斯光的强度之比反射点的温度喇曼散射光的传输时间反射点的位置喇曼散射光谱中斯托克斯光与反斯托克斯光强度之比的时间纪录整条光纤的温度分布1.2DTS系统的性能参数１、测量距离：系统的测量长度２、测量时间：系统测量一次需要的时间３、温度分辨率：系统可以分辨的最小的温度差４、空间分辨率：系统允许的测量点之间的最小距离５、温度精度：系统测得的温度的准确度这些技术指标之间存在着一定的制约关系，在后边的主机技术指标部分有图示1.3技术优势与传统传感器相比较，具有许多天然的优势，主要包括：1）连续分布式测量分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的得到沿着探测光缆几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。2）抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。3）系统简单分布式光纤测温系统只要将沿着隧道铺设的光缆接到主机上就可以了，系统非常简单。4）本质防雷雷电经常破坏大量的电测传感器。光纤传感器由于完全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。5）测量距离远，适于远程监控光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现几十公里的远程监测。6）灵敏度高，测量精度高理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。7）寿命长，成本低，系统简单光纤的材料一般皆为石英玻璃，其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以服役30年。综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。二、系统主机介绍分布式传感系统包括分布式温度传感系统（DTS)和分布式应力、温度传感系统（DTSS)，DTS的基本原理前面已有所述。DTSS的简单原理：后向散射中的布里渊(Brillouin)散射的光强和波长漂移与光纤的温度和应力有关，通过优秀的算法