式中可以看出, R( r) 仅与温度 T 有关,而与光强、入射条件、光纤几何尺寸及光纤成分无关。据此, 我们可以借助探测反斯托克斯及斯托克斯后向拉曼散射光强之比值来实现温度测量, 利用该原理的温度传感检测原理。另外, 利用 OTDR 技术, 还可以确定光纤长度损耗和光纤故障点、断点的位置。光纤温度传感原理的主要依据是光纤的光时域反射( OTDR: Optical T ime Domain Reflectome try) 原理以及光纤的背向拉曼散射( Raman Scat tering) 温度效应。
光纤温度传感系统的结构
分布式光纤测温主机由激光二极管( LD) 和驱动器( DRIVER) 、光电检测器( APD) 和放大器组件( AMP) 、光纤传感回路( OFL) 和信号处理电路、计算机等组成。
为确保激光二极管功率及峰值波长的稳定,采用半导体在冷低温恒温槽冷却工作。激光脉冲通过耦合器入射到光纤传感回路, 并将光纤传感回路的背向散射回波采集回来, 通过波长甄别模块分成斯托克斯通道和反斯托克斯通道; 光电检测器组件为高灵敏、低噪声硅雪崩二级管组件 (APD) , 为了确保 APD 的稳定工作, 使其在低温恒温槽冷却工作。
其构成原理决定了它不会受到电磁干扰的影响, 也不会对电气设备的正常运行带来任何的影响。通过采用不同的外护套材料, 光纤温度传感系统可以适应各种工作环境。光纤测温可以对电气配电装置的母排、动力电缆的接头等部位进行零距离监测。其构成原理决定了它不会受到电磁干扰的影响, 也不会对电气设备的正常运行带来任何的影响。
纤温度传感系统在电力系统中的应用
光纤测温在电力系统的应用范围, 归纳起来包括以下几个方面。电力电缆的表面温度及电缆密集区域的温度监测监控。
可以预计的场合还包括: 各种大、中型发电机、变压器、电动机的温度分布测量、热动保护以及故障诊断; 火力发电厂的加热系统、蒸汽管道、输油管道的温度和故障点检测; 地热电站和户内封闭式变电站的设备温度监测等等。
光纤温度传感作为一种高新技术在国内已经开始推广应用。我们相信随着电力系统广大工程技术人员对该技术的熟悉了解, 该技术必将对电力系统的安全运行作出贡献。