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光纤分布式温度监测系统DTS
分类: 通用产品  发布时间: 2017-06-30 10:14 

                                                          

     昊锐SuperbDTS 分布式光纤温度监测系统(DTS)是长距离、高精度、高空间分分辨率的温度剖面监测系统。适用于石油天然气、电力、隧道等长距离多点温度监测场合。
1. DTS系统的工作原理
       DTS系统同时利用单根光缆实现温度监测和信号传输,综合利用光纤拉曼散射效应(Raman scattering)和光时域反射测量技术(Optical Time-Domain Reflectometry,简称OTDR)来获取空间温度分布信息。
1.1 DTS测温原理—拉曼散射
      激光光脉冲射入传感用的光纤之中,在光脉冲向前的传播过程中,由于光纤的密度、应力、材料组成、温度和弯曲变形等原因发生散射现象,有一部分的散射光会按照入射光相反的方向传播,称之为背向散射光,返回的背向散射光包括:


 瑞利(RayLeigh)散射,由光纤折射率的微小变化引起,其频率与入射光脉冲一致;
 拉曼(Raman)散射,由光子与光声子相互作用引起,其频率与入射光脉冲相差几十太赫兹;
 布里渊(Brillouin)散射,由光子与光纤内弹性声波场低频声子相互作用引起。其频率与入射光脉冲相差几十吉赫兹;
     针对温度检测需求,Rayleigh 散射信号对温度变化不敏感;Brillouin 散射信号的变化与温度和应力有关,但信号剥离难度大;Raman 散射信号的变化与
温度有关,而且 Raman 散射信号相对容易获取和分析,因此工业应用主要采集Raman 散射信号进行温度分析。

 


      Raman散射会产生两个不同频率的信号:斯托克斯(Stokes)光(比光源波长长的光)和反斯托克斯(Anti-Stokes)光(比光源波长短的光),光纤受外部温度的调制使光纤中的反斯托克斯(Anti-Stokes)光强发生变化,Anti-Stokes与Stokes的比值提供了温度的绝对指示,利用这一原理可以实现对沿光纤温度场的分布式测量。

2. DTS系统的优点
      DTS 系统主要由两部分构成:分布式光纤测温主机和线性多模感温光缆。分布式光纤测温主机内部封装光器件、激光器、数据处理等部分组成,主要用于整个系统的参数配置、信号采集、信号分析和分析结果输出等功能。多模感温光缆作为线型传感器,光缆内含2根光纤,一根光缆可以长至数公里,甚至数十公里,通过分析光缆内不同位置上的光散射信号得到相应的温度信息。DTS 系统可以准确地测量整根光纤上成千上万位置点温度信息,光纤固有的优良特性使得DTS系统具有如下优点:

  •  在分布式光纤测温系统中,光缆既是温度传感器又是信号传输通道,不再需要其它的测量或传输装置;
  •  一根光缆能够提供上万个测量点的信息,安装快捷简便且成本低廉,安装后长期使用且免维护;
  •  光纤具有耐高温(能够承受超过1000℃的高温)、抗腐蚀、抗雷击和长寿命的特质,适用于各种复杂、有害或恶劣环境;
  •  光纤具有抗射频和抗电磁干扰的特质,适用于高压场合;
  •  光纤具有无静电、无辐射的特质,不会产生电火花,适用于易燃易爆环境;
  •  光纤本身轻细纤柔,体积小,重量轻,不仅便于布设安装,而且对埋设部位的材料性能和力学参数影响甚小,能实现无损埋设等。

3. DTS系统应用

  •  油田、天然气、地下储气库井筒温度剖面检测;
  •  高压电缆温度监测;
  •  大型变压器的温度监测;
  •  各种管道(天然气、石油等)泄漏监测;
  •  建筑物防火监测;
  •  大型工厂(化工厂电厂)重点设备(炼炉、煤炭传送)温度监测,或生产过程的温度监测;
  •  各种遂道(高速公路、地铁、铁路等)防火监测;
  •  大坝的泄漏和温度检测;

4. 技术参数指标

 

参数 / Parameter
规格 / Specifications
单通道测量距离
2Km
4Km
15Km
30Km
温度精度
0.5℃
1℃
光纤类型
62.5/125um多模光纤
50/125um多模光纤
温度分辨率
0.1℃
测温范围
-200℃ ~ +700℃
【取决于光纤的涂覆材料】
光通道数量
1-16
空间分辨率
1m
空间采样分辨率
0.25m
定位精度
1m
响应时间
≥16s
光纤接口
FC/APC
E2000
工作温度
0℃~70℃
工作湿度
0%RH~95%RH
功耗
<40W
电源
220VAC,50Hz
通讯接口
Ethernet、 USB、RS232、RS485
数据存储
160G硬盘(可扩展),512M内存
自我诊断 / 远程控制
内置自我诊断模块,防止硬件和软件死机;
内置远程控制系统,实现远程控制和遥测;