光纤测温

光纤传感器和光电传感器的区别是什么

很多人在咨询华光天锐的时候，不了解什么是光纤传感器，光纤传感器和光电传感器有什么区别？ 1、工作原理不同 首先从两者的工作原理来讲，首先说一下光电传感器它是依据光电效应的原理来工作的，也就是说当光照射到由半导体制成的光电传感器上时就会发出光电子的一种现象，可以把光能转化为电能。比如常用作光控场合的光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等都是根据这种效应进行工作的。而光纤传感器是通过光的全反射原理来工作的，对于光的全反射原理在中学物理中就学过，比如光折射和反射的斯涅尔定律就用数学关系式很清楚地表达了光反射原理。所以我们运用光导纤维的传光特点就可以把被测量转化成光特性的改变，比如可以改变光的频率、波长、强度和相位等。 2、作材料不同 光电传感器的制作材料主要是具有光电效应的半导体材料或者金属材料制作而成，比如光电二极管和光电三极管的制造材料一般有硅材料或者锗材料，光敏电阻的材料由硫化镉或者锑化铟等材料制作；而光纤传感器是由光透射率高的玻璃纤维（主要是由石英玻璃）构成，成分比较单一。 3.光电传感器和光纤传感器的结构不同 光电传感器的比较简单，比如光电二极管就有引脚、外壳、管芯以及玻璃聚光镜等部分构成；而光纤传感器的结构相对复杂些，除了光纤外还有一些复杂的外设作为辅助控制。 4.光电传感器和光纤传感器所测量的范围不同 光电传感器所测量的范围相对较少，一般有光强度、光照度、速度和应变位移等；而光纤传感器所测量的范围比较广，大约可以测量70多个物理量，比如压力、震动、速度、电流、温度、流量、磁场等，所以光纤传感器今后发展的前潜力是巨大的，可谓是后来者居上。

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光纤传感器在管道监测中的应用

光纤传感原理 当光在光纤中传输时，光脉冲和光纤分子发生相互作用而散射，散射光由瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射3部分组成。其中，瑞利散射光的频率不发生改变，布里渊散射光和拉曼散射光的频率发生改变。这3种散射光分别对振动、应变、温度敏感，可以实现对光纤沿线多参数的实时监测。 瑞利散射 瑞利散射是光在传播过程中与光纤介质中的微观粒子发生弹性碰撞引起的弹性散射，一般用来监测光纤的损耗。如果窄线宽激光器产生的入射光的相干长度足够长，入射脉冲光可以与各个位置返回的后向瑞利散射光发生干涉。当管道沿线有振动发生时，由于弹光效应使该处光纤的折射率发生变化，后向散射光的相位发生变化，干涉条纹也随之改变。系统采集振动事件前后的干涉信号相减，就可以得到包含振动事件的特征和位置信息。 布里渊散射 光纤中传播的光波与声波相互作用，其中后向散射光相对入射光发生频率偏移，布里渊散射光的频率偏移量与光纤轴向的应变和温度呈线性关系，通过测量布里渊散射光频率的偏移量就可以实现对光纤轴向应变的测量。 布里渊散射光对温度和应变同时敏感，试验测得的温度系数CT约为应变系数 Cɛ 的20倍，布里渊散射对应变更敏感，而且温度变化是慢速变化，应变是快速变化，因此，工程应用中主要利用布里渊散射测量应变。 拉曼散射 入射脉冲光与光纤分子发生非弹性碰撞，并进行能量交换造成散射光频率改变。其中，频率降低的散射光为斯托克斯光，升高的为反斯托克斯光，这就是拉曼散射。反斯托克斯的强度与温度相关，斯托克斯光的强度不随温度改变。基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的温度需要一段温度确定、光纤参数一致的定标光纤进行定标，直接测量获得的只是光纤沿线的温度趋势，只有进行温度定标后的温度才是真实的环境温度。 光纤温度感知 光缆埋设于管道周围，其温度同时受地温和管道温度影响。环境温度一般 24 h 呈正弦函数变化，但由于土壤的保温作用，光缆所处的土壤温度场一般不发生明显变化。但管道运行温度和地温会以年为周期呈正弦变化，通过温度测量可以实现管道运行状况的实时监测。 温度变化的测量 当管道沿线光缆偏离管道或局部土壤热参数变化时，管道、土壤及环境的热平衡发生变化，则光缆的温度会与前后管段的温度发生显著变化。通过分析单次测量中温度变化的突变点可以实现对管道沿线温降异常区域的识别，实现对热油管道流动可靠性的精准预测。利用拉曼测温设备对某管道10km 伴行光缆进行测温试验，结果表明在 4 400~4 800 m 范围光纤温度显著下降，现场调查表明该处光缆埋深过浅，受地表环境温度影响较大。

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光纤传感器有什么优点

光纤传感器发展十分迅速的主要原因，是它具有其他传感器不可媲美的许多优点。这些优点是： ①电绝缘。因为光纤本身是电介质，而且敏感元件也可用电介质材料制作，因此光纤传感器具有良好的电绝缘性，光纤表面能承受80kV/20cm电压。因此它特别适用于高压的供电系统以及大容量电机的测试。 ②抗电磁干扰。这是光纤测量及光纤传感器极其独特的性能特征，因此光纤传感器特别适用于高压大电流、强磁场、噪声、强辐射等恶劣环境中，能解决许多传感器无法解决的问题。 ③非侵入性。由于传感头可制作成电绝缘的，而且其体积可以做得很小（最小做到只稍大于光纤的芯径），因此，它不仅对电磁场是非侵入式的，而且对速度场也是非侵入式的，故对被测场不产生干扰。这对于弱电磁场及小管道内流速、流量等的监测特别具有实用价值。 ④高灵敏度。高灵敏度是光学测量的优点之一。利用光作为信息载体的光纤传感器的灵敏度很高，它是某些精密测量与控制必不可少的工具。 ⑤容易实现对被测信号的远距离监控。由于光纤的传输损耗很小，因此光纤传感器技术与遥测技术相结合，很容易实现对被测场的远距离监控。这对于工业生产过程的自动控制以及对核辐射、易燃、易爆气体和大气污染等进行监测尤为重要。 ⑥几何形状有多方面的适应性，可构成任意形状的光纤传感器。 此外，光纤还有耐水性好、抗腐蚀性强、可高密度传输数据等优点。利用光纤能构成种类繁多的传感器，故有人称光纤传感器是万能传感器。它可测量许多物理量，应用范围遍布军事、民用、商业、医学、工业控制等各个领域。光纤可构成检测加速度、速度、位移、角加速度、角速度、角位移、压力、弯曲、应变、转矩、温度、电压、电流、液面、流量、流速、浓度、PH值、磁、声、光、射线等多种物理量的传感器，这些传感器与以电为基础的传统传感器相比较，在测量原理上有本质的差别。传统传感器是以机-电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。 以电为基础的传统传感器是一种把被测量的状态转变为可测电信号的装置，是由电源、敏感元件、信号接收和处理系统，以及传输信息所用金属导线组成。光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统，以及光纤构成。由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件，在这里，光的某一性质受到被测量的调制。已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理系统处理，得到我们所期待的被测量。 福州华光天锐的光纤传感器，荧光光纤传感器，光纤温度传感器，价格合理，欢迎联系！

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光纤振动传感器监测系统

光纤传感技术作为传感器技术的重要分支，属于物联网中的感知和输入部分，在未来的物联网中，光纤传感技术及其组成的传感网络将在物联网的感知端发挥重要的作用。物联网在安防、电力、交通、物流、医疗、环保等领域已经得到应用，且应用模式正日趋成熟。传感器及相关智能仪器仪表处于物联网信息感知层面，占整个物联网产业的比例达 22%，光纤传感技术作为传感器及智能仪器仪表行业的重要分支，具有十分广阔的应用前景。 福州华光天锐是光纤传感应用光纤振动侦测领域，是具有自主创新能力、拥有自主知识产权的科技创新型公司，拥有多项发明及实用新型专利。产品链覆盖军事国防、海洋工程、能源矿山、文物保护、智慧城市等全系列。

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2019年光纤传感器品牌排行榜

光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，称为被调制的信号光，再利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量。 市场上的光纤传感器品牌繁多，怎么才能在众多的品牌中选择一款性价比好的品牌呢？综合各光纤传感器的品牌知名度、质量水平、售后服务、创新能力、消费者口碑等指标进行综合评选，发布了本榜单数据，方便您在选择光纤传感器品牌参考使用。 德国（PEPPERL+FUCHS）倍加福PEPPERL+FUCHS总部设于德国曼海姆，分公司遍及六大洲，德国倍加福公司（P+F）是全球自动化行业中久负盛名的专业传感器公司。倍加福作为全球自动化领域的电子传感与零部件的生产主导者，凭借不断的创新，恒久的质量保证，稳健的发展，保证了迄今六十余年的辉煌成就。倍加福在全球范围内拥有3950名员工，位于德国，美国，新加坡，匈牙利，印度尼西亚和越南的生产基地几乎全部通过了ISO9001的质量认证。公司两大分支工厂自动化作为工业领域的生产主导者，旨在满足全球范围内的特定市场需求。德国(SICK)西克成立于1946年，公司名称取自于公司创始人欧文·西克博士（Dr. Erwin Sick）的姓氏，总公司位于德国西南部的瓦尔德基尔希市（Waldkirch）。西克(SICK)已在全球建立了超过50个子公司和众多的销售机构，雇员总数超过6,900人，2014年销售业绩接近11亿欧元。 Sick产品广泛应用于各行各业，包括包装、食品饮料、机床、汽车、物流、机场、电子、纺织等行业。美国（banner）邦纳美国BANNER始建于1966年，总部位于美国的明尼苏达州，是全球顶尖的自动化技术专家和整体解决方案提供者。公司拥有22,000多种产品，具有最为齐全的产品线，经过40多年的发展，现已成为全球最大的光电传感器、测量检测、视觉传感器和机床安全产品的专业制造商之一。丰富完整的产品选择、迅速的交货期、强大的技术支持以及同行业中首屈一指的研发能力保证了BANNER在同行业中的领军地位。德国（Baumer）堡盟堡盟集团在传感器、编码器、过程仪表以及视觉技术的研发和生产方面处于世界领先地位。 堡盟集团在全球 19 个国家的 38 个分公司拥有约 2300 名员工。 六十多年来，我们为不同行业的客户提供服务且积累了丰富的经验。我们的客户包括小型但高度专业化的机器和设备制造商、大型工业企业以及跨国集团。他们在其行业中都是最杰出的企业并且业务遍布欧洲乃至全球。日本（KEYENCE）基恩士作为传感器、测量系统、激光刻印机、显微系统以及单机式影像系统的全球领先供应商，KEYENCE 不断推动工厂自动化的创新与发展。我们一直致力于开发具有独创性的可靠产品，从而满足各类制造业中客户的需求。除了世界一流水平的产品之外，KEYENCE 还提供全方位的服务，从而进一步为客户提供帮助。接受过技术培训的直销人员不仅能解决难以处理的实际应用问题，还能回答与我们的产品有关的技术疑问。此外，我们还提供快速装运服务，从而客户得以尽快改善他们的工作流程。KEYENCE 专注于通过将卓越超群的技术与无与伦比的技术支持相结合来为客户提供附加值。日本（OMRON）欧姆龙OMRON欧姆龙集团始创于1933年，现有员工32583人，全球营业额6272亿日元，产品品种达几十万种，涉及工业自动化控制系 统、电子元器件、汽车电子、社会系统以及健康医疗设备等广泛领域。 为了适应时代的发展，在公司成立50周年纪念时，公司名称与品牌名称实现了统一，改为“欧姆龙集团（株式会社）”。创造社会需求，构筑“安心”，“安全”，“环保”“健康”的社会，是欧姆龙集团的发展目标。德国(BALLUFF)巴鲁夫德国巴鲁夫(BALLUFF)，成立于1921年，是一个世界领先的传感器制造商，提供创新和实际检测解决方案，为汽车行业、冶金行业、机床行业、风电行业提供广泛的应用。邻斯图加特市的诺伊豪森，经过家族四代人的经营，已发展成为面向全球的领先跨国集团。企业富有悠久传统，多年来建立了良好的客户关系，同时也是客户眼中重要的创新合作伙伴与市场先驱。我们的企业很早便向国际市场敞开了大门。如今巴鲁夫不再仅仅位于诺伊豪森，而是遍布欧洲、亚洲、北美、南美和其他所有的重要市场，这能够更好地理解并服务我们的客户。我们为客户提供所有自动化领域的高品质传感器、识别及网络解决方案。德国（TURCK）图尔克TURCK公司是世界上第一批认识到将电子元件应用于自动化生产线控制的可能性的公司之一，随着工控自动化技术的不断发展，经过几十年的不懈努力，图尔克公司以其世界一流的服务。TURCK（图尔克）是全球著名的自动化品牌，旗下囊括近15000种丰富多样的传感器产品、工业现场总线产品、过程自动化产品和各类接口及接插件产品，为工厂自动化及过程自动化提供了高效率和系统化的全方位解决方案。德国（Microsonic）威声Microsonic是专业生产超声波传感器的世界著名企业，其超声波传感器主要应用于工业自动化、包装、采矿、电子和汽车制造等工业领域。Microsonic超声波传感器能检测各种形态的物体，如固体、液体和粉体。可以准确识别各种材料和颜色，也可以识别透明材料和薄膜，甚至细线。德国（IFM）易福门易福门电子在德国和美国的公司从事研发和生产。企业的行政和销售管理位于德国鲁尔区的艾森市，销售分公司遍布全球重要的区域和国家。1969年易福门新研发的品牌产品"efector"接近开关，易福门电子成立于1969年底，从公司成立以来我们一直在不断地发展壮大。2005年企业已在全球范围内拥有2900多名员工，并取得了约3.3亿欧元的销售业绩。易福门为所有要求工业自动化的行业提供产品和系统。客户从我们得到的不是现成的方案，而是特别根据您行业的要求量身制做的位置传感器、流量传感器、通信和控制系统以及安全技术领域等产品范围的方案。

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光纤传感器在列车温度测量和监测的应用解决方案

光纤传感器在列车温度和速度测量方面的应用 光纤传感器在轨道交通领域可以充分安全的使用，因为光纤其在抗电磁干扰能力、绝缘耐压性能等方面可以满足轨道交通温度测量的需求, 光纤传感器已经成功应用于桥梁、建筑的健康监测, 其相关技术可以引入铁路灾害防治领域。目前光纤传感器作为一门新兴的技术, 在轨道交通领域的应用还较为少见。本文结合轨道交通领域的测量需求, 对光纤传感技术在轨道交通领域的应用前景进行探讨。 3.1 高电压环境下电机温度的测量 列车在运行过程中需要监测转向架上的电机温度, 现在列车上大量使用的是铂电阻式温度传感器, 这种传感器在电机温度的测量中可能出现因耐压绝缘不够而导致线路烧毁的问题;同时由于铂电阻体积很小, 容易发生引线断裂、短路的故障。 使用荧光光纤温度传感器可以很好地解决以上问题。一方面光纤传感器没有金属元件, 绝缘性能良好;另一方面它只需要一根光纤就能进行测量, 结构上更为牢固可靠。同时, 荧光光纤传感器成本较低, 测量电路结构较为简单, 十分适合于电机的温度测量。 3.2 列车车厢防火监控 列车需要对车厢中的温度进行测量, 以达到防火监控的目的。目前列车上主要使用烟雾报警器和红外报警器来进行防火监控, 但这类系统存在两个方面的问题:一是它们只能在火灾发展到明火阶段后才能发现, 无法将火灾消灭在隐患阶段;二是它们的可靠性较差, 常发生误报, 例如乘客在车上吸烟时就会触发烟雾报警器。 目前有一种基于光纤拉曼散射的分布式光纤拉曼温度传感器, 它可以利用一根普通光缆对数公里范围内光缆周围的环境温度进行测量, 测量精度达到±1℃, 它还可以对测量点的位置进行精确定位, 精度可以达到1m以内[6]。利用该传感器进行消防监控, 可以在温度发生异常时就进行报警, 将事故消灭在萌芽阶段。该传感器目前已经广泛应用于管道泄漏监测、地铁隧道消防监控、电缆沟消防监控, 在车厢防火监控中也有着潜在的应用前景。 3.3 高电压环境下轮轴转速的测量 现在列车上测量车轮速度的传感器主要有三种:光电式、霍尔式和磁电式, 其中光电式传感器是通过光电码盘来测量转速。这种传感器有绝缘耐压和电磁干扰两个方面的问题:首先当车轮与轨道之间导电不良时, 光电码盘上会存在高电压, 从而导致光电传感器发生击穿、烧毁的现象;其次光电速度传感器的信号受到电磁干扰时会产生波动, 在停车或启动期间会发生速度跳变问题[21]。 光纤传感器抗电磁干扰能力强, 耐压等级高, 耐温等级也要高于普通电子元器件, 十分适合于机车轮轴转速的测量。可考虑采用基于光纤码盘的光纤传感器, 将光电码盘替换为光纤码盘, 使测量电路远离测量现场, 可以极大地提高光电速度传感器的耐压等级和抗电磁干扰能力。 4 光纤光栅传感器在列车健康监测中的应用 轨道装备的智能诊断与维护检修是轨道交通装备智能化的重要方向。在轨道装备的智能诊断中, 需要由各类高精度的传感器来获取铁路运行的大量实时信息, 这些信息汇总到铁路指挥调度中心的专家系统里面, 进行故障预警和故障诊断, 通过智能网络支持列车的维护检修。光纤光栅传感器在列车健康状况参数的实时监测中具有很大优势, 因为它可以测量许多参数, 同时也可以很方便地分布成网, 对大量信息进行实时监测。 4.1 列车转向架健康监测 转向架是列车的重要部件, 其健康状况关系到列车运行的平稳性与安全性。国内许多列车上都对转向架的加速度、温度等参数进行测量, 以监测其健康情况。然而传统的电类传感器在转向架的健康监测中存在诸多缺点, 如:转向架上的电磁干扰环境较为恶劣, 电机启动和停止时会产生很强的电磁干扰;转向架上有时会有高电压存在;电类传感器需要屏蔽, 体积较大, 难以安装于刹车片等关键部位的表面。 光纤光栅传感器非常适合于列车转向架的健康监测[22]。2007年香港理工大学的有关学者与香港地铁公司合作, 在地铁列车上安装了一套列车健康监测系统。该系统使用了300多个光纤光栅传感器, 对列车上所有转向架的加速度、电机绕组温度、电机轴端温度、刹车片温度、刹车片的应力等参数进行了测量, 并根据测量结果进行了故障预测, 很好地提高了列车运行的安全性与维修的及时性。 4.2 车厢关键焊点的健康监测 列车上许多部件都是通过焊接组装起来的, 这些焊点长期使用会因振动、腐蚀等原因而变得不可靠, 从而给铁路行车安全带来隐患。对一些关键焊点的应力进行监测可以提早发现焊点的可靠性问题。传统的电阻应变片存在许多问题, 首先它的体积比较大, 将它布置在车上时它本身就有脱落的危险;其次它的耐腐蚀性能不好, 长期使用会因为水汽、生锈等原因而发生故障;此外它会受到电磁干扰的影响。使用光纤光栅传感器就能解决这些问题, 并且光纤光栅对于应变的灵敏度比电阻应变片灵敏得多。如图1所示, 香港理工大学的有关学者应用光纤光栅传感器对车上一些关键焊点的应力进行监测, 提高了列车运行的安全性。 4.3 列车载荷监测 光纤光栅传感器还可装在轨道上用于列车载荷的监测。如图2所示, 香港地铁公司在地铁轨道上安装光纤光栅传感器, 对钢轨的应力进行实时监测, 从而实现以下几个目的:监测轮轨的健康情况;监测列车的载荷, 从而估算列车上的交通流量;监测两条铁轨的载荷差别, 防止因载荷过于集中而造成轮轨损坏;监控列车进站情况, 防止列车相撞。特别是在列车进站的监测方面, 光纤光栅传感器的可靠性比电磁式传感器的可靠性要好, 可避免电磁式传感器因受电磁干扰而产生虚报的现象。 5 光纤传感器在铁道灾害防治中的应用 我国是一个自然灾害多发的国家, 每年发生的地震、洪水、风暴、滑坡、泥石流、冰雪等自然灾害给铁路运输带来了严重的损失。通过铁路防灾监控系统, 可以提前对铁路沿线灾害的发生进行预测, 并对灾害发生后帮助指挥人员及时进行响应, 将灾害的损失降到最低。光纤传感器由于其优异的测量性能, 在铁路的自然灾害监测中有着良好的应用前景。 5.1 桥梁、隧道结构监测 铁路桥梁、隧道在使用过程中需要对其结构进行监测, 一方面监测其混凝土结构的开裂情况, 可以提早采取措施防止危害进一步扩大, 另一方面可以测量桥梁结构的振动情况, 防止因振动过大对桥梁结构健康产生危害。 传统的电类传感器在铁路建筑的健康监测方面有许多缺点:信号传输的距离较远, 对信号线的屏蔽要求较高;系统结构和布线都比较复杂, 不同的参数需要用不同的处理单元;体积较大, 难以埋入到结构中;在潮湿的环境下可靠性较差;在桥梁的健康监测中还有因闪电击坏传感器的问题。 光纤光栅传感器在铁路建筑的健康监测方面优势十分明显:信号传输距离远, 不需要考虑电磁屏蔽;只需要使用少量信号处理单元, 就可以把几公里范围内的大量参数都采集到, 系统布线较为简单;体积小, 可以很轻松的埋入到混凝土和钢筋中;耐腐蚀性能好, 不怕闪电。 目前光纤光栅传感器已经应用于铁路桥梁隧道的健康监测领域。它可以对结构应力、温度、位移、土压、渗压等参数进行测量。随着光纤光栅传感器性能的不断提高, 它在铁路建筑的健康监测领域将得到越来越广泛的应用。 5.2 轨道落石监测 铁路边坡落石对铁路行车安全危害很大, 并且由于落石体积较小, 周围环境复杂, 比较难以发现。传统的边坡落石解决办法是依靠铁路防护工人沿着铁路巡逻, 靠肉眼检查, 这种方式无法做到实时测量。现在光纤光栅已经被用来进行轨道落石的监测 (如图3所示) 。该传感器利用落石对铁轨的震动进行测量, 可以判断落石的大小和远近。在高危地段分段布置多个传感器, 就可以及时发现轨道落石, 并及时排除。 5.3 泥石流监测 泥石流对铁路安全危害极大, 它可以冲垮桥梁、路基, 甚至可以淹没或推翻列车, 造成人员伤亡。过去人们对于泥石流的监测一直都没有很好的方法, 而随着光纤传感技术的发展, 现在人们找到了两种方法可以对危险坡段的泥石流进行实施监测。 一种方法是在山坡上布置光纤光栅位移传感器网络, 如图4所示。当山体发生滑坡时, 位移传感器就会检测到表层山体相对于里层山体之间的位移, 从而发出报警信号。由于光纤光栅传感器可以很方便地进行级联, 可以测量大面积山坡的泥石流发生情况;同时光纤光栅能够在恶劣的环境下长期稳定可靠的工作, 十分适合于泥石流的监测。 另外一种方法是在山坡上布置基于布里渊散射的分布式光纤布里渊应力传感器[7], 如图5所示。这种传感器利用光纤中的背向布里渊散射进行测量,......

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光纤传感器

光纤传感器分析 光纤自上世纪60年代问世以来, 就被应用于传感领域。最初的光纤传感器仍是基于传统的测量原理, 光纤只是用来传输远距离和难以接收到的信号。近年来, 随着光通信技术的发展, 许多影响光通信质量的因素得到研究, 大量新的光纤测量手段也不断涌现。目前, 光纤传感器正朝着微型化、数字化、智能化、网络化的方向发展。 光纤传感器有哪些特点 光纤传感器具有许多优异的性能:光纤中传输的是光信号, 完全不受电磁干扰的影响, 信号可以以较小的损耗传输很远的距离;光纤的材料石英玻璃是很好的绝缘体, 光纤传感器的耐压等级很高;光纤传感器在测量现场不带电信号, 没有产生电火花, 起火爆炸的危险。光纤传感器还具有体积小、质量轻、灵敏度高、响应速度快等特点, 非常适合在各种恶劣环境下实现高性能的参数测量。 光纤传感器的基本工作原理 光纤传感器是以光纤作为传感材料, 外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量发生变化的传感器。这些被调制的物理特征参量包括光的强度、频率、波长、相位和偏振, 其中后四种物理特征参量的调制使得光纤传感器对被测量十分敏感。 光纤传感器由什么组成 一个完整的光纤传感器系统包括光源、光纤、光纤器件、传感元件、探测器和信号处理等部分。 1) 典型的光纤传感器光源有发光二极管和半导体激光器;白炽灯也可用于某些化学传感器。 2) 光纤包括石英光纤、玻璃光纤和塑料光纤, 其中石英光纤和玻璃光纤主要用于红外波段, 塑料光纤则主要用于可见光波段;在某些传感器中还需要用专门研制的特殊光纤。 3) 光纤器件是为了使信号被限制在纤芯范围内传输, 或是为了改变光的某些参数使其更适合于测量的部件, 典型的光纤器件有光纤耦合器、滤波器、衰减器等, 在一些简单的光纤传感器中有时没有光纤器件。 4) 传感元件是根据被测信号来调制光纤传输光参数的部件, 它有时候是光纤本身, 如拉曼散射式光纤温度传感器;有时候是对光纤进行特殊的处理, 使其对被测量敏感, 如光纤光栅传感器;有时候是通过一些结构将被测量转变为机械形变来对光纤进行调制, 如电致伸缩式电压传感器;还有的是通过外部的敏感元件来对传输光进行调制, 如荧光式光纤温度传感器。 5) 探测器是用来对光信号进行检测的器件, 一般包括光电二极管、光电三极管、光电池、光电雪崩二极管、光电倍增管等;由于现有的光电探测器只能检测光强信号, 有的传感器中还需要使用专门的光路结构来将光的频率、波长、相位、偏振态转变为光强来进行检测。 6) 信号处理单元接收光电探测器输出的电信号, 将其还原为被测信号, 并为传感系统的后续控制电路提供接口。 光纤传感器实际应用 光纤传感器可以测量许多参数, 如位移、应变、压力、温度、振动、声场、折射率、加速度、角速度、电压、电流、气体浓度等。光纤传感器的测量原理也分许多种, 比较常见的有荧光测量原理、半导体测量原理、光纤光栅测量原理、F-P腔测量原理、光纤微弯测量原理等。

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光纤传感器原理与分类

光纤传感技术测量范围 光纤传感技术的研究始于20世纪70年代, 是光电技术领域最活跃的分支之一。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤, 具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点, 例如:具有抗电磁和原子辐射干扰的性能;径细、质软、质量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等。这些优良性能使得光纤传感器特别适用于易燃、易爆、空间严格受限制以及高温、高压、高湿、强电磁干扰等传统电学传感器不易发挥作用的场所及恶劣环境。光纤传感技术可以对位移、速度、加速度、压力、液位、流量、振动、水声、温度、电压、电流、磁场、浓度、核辐射、气体组分等多达100多种物理参数进行测量, 响应时间快、精度和可靠性高。   光纤传感器是利用光导纤维的传光特性, 把被测量 (温度、应变、压力、流量等) 转换为光特性 (强度、相位、偏振态、频率、波长) 的传感器。光纤传感器构成如图1所示。其基本工作原理是将来自光源的光经过入射光纤送入传感元件, 光在传感元件内与外界被测量相互作用, 使光的光学性质发生变化而成为被调制的光信号, 再经出射光纤送入解调仪而获得被测参数。 光纤传感器的类型 光纤传感器的种类繁多, 同一种参量可以用不同类型的传感器来测量, 同一原理的传感器又可以测量多种物理量。按照测量原理, 可将光纤传感器分为强度调制型光纤传感器、相位调制型光纤传感器、频率调制型光纤传感器、波长调制型光纤传感器、偏振态调制型光纤传感器。按照测量范围, 其又可分为点式光纤传感器、准分布式光纤传感器、分布式光纤传感器。

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分布式光纤传感技术在电力传输安全检测的应用

传感器、网络、通信等一系列新型技术是智能电网的重要组成部分。智能电网需要建立从发电、输电网到配网的电网实时监控系统, 从根本上解决提前预测, 检查整修以及修复电力系统安全运营等问题。 1 光纤传感技术应用在电力传输安全检测中的优势 在电力传输过程中, 经常会发生一些故障, 如传输电缆老化或者电缆过热引起的燃烧等。因此, 电力传输过程中经常运用检测传感器测量电缆温度。而电网测温系统采用热敏电阻、温感电缆、红外监测和分布式光纤等技术来完成温度的测量, 使得工作人员了解电缆燃烧问题产生的原因, 提高了解决故障的效率。在以往的电缆温度监测工作中, 感温电缆测量技术只能对电缆高温的地方进行报警, 此项技术保温温度范围较大, 无法明确电缆的实际温度, 因此时常出现检测误差。红外线测温仪技术可准确得知电缆实际温度, 并且还可进行在线实时观测, 但是, 由于建立红外测温系统的成本较高, 且实际测量范围较小, 不适合大规模的应用在电网监测中。热敏电阻测温技术可获取电缆温度的数值, 其缺点是易出现故障, 具体铺设十分困难, 而且增加了后期保养费用。分布式光纤传感技术应用在电网中, 可快速的传递信息, 能测量电网环境的运行信息, 且此项技术建设成本较低, 在一定范围内使用一根光纤进行温度监控即可, 可提供连续和长距离的检测温度数据, 温度获取数值的准确程度较高, 完全可进行远程监控管理。利用光纤传感器的特点, 可快速了解不同温度区域所在的物理位置, 并且利用显著的曲线图来显示电缆沿线的温度值, 非常适用于电网监控建设。 2 光纤传感技术应用原理 2.1 基本原理 目前, 在电力传输检测工作中, 运用了光纤传感技术, 将光波作为信息的载体, 光纤的主要任务是信息传输, 但是在实际工作中可实时获得外界的信息, 在很大程度上提高了传输信息的工作效率和准确程度。光纤传感技术由光源、光导纤维、感光元件、调制元件以及信号处理元件等组成。在检测工作中, 光源的工作是将光线运用光纤进行传输, 输送到光感元件上获取相关信息, 由调制元件处理参数信息等, 最后由处理器获取电网运行数据和参数。 2.2 光纤传感器的类别 在现阶段电网检测系统建设过程中, 确保检测准确性的核心元件是光纤传感器。工作人员可按照光纤传感器的功能进行选择, 按照光波参数和测量对象进行分类。从功能角度进行分类, 光纤传感器可分为功能类型、非功能类型以及拾光类型传感器。其中, 功能型传感器中感光元件的光纤, 在传输光波的过程中会进行调制工作, 将信息传输到调制元件后, 光波会进行调解工作, 从而获得温度准确测量数值。非功能型传感器是运用非光纤敏感元件监督电力传输过程, 其中, 光纤的工作是信息传输。拾光型光纤传感器大多是将光纤作为检测探头, 接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光, 获得电缆温度等相应信息。根据调查研究发现所调制的光波参数不同, 在目前电缆检测中使用的光纤传感器有相位调制光纤传感器、强度调制光纤传感器以及频率调制光纤传感器等。按照测量对象进行区分, 在实际检测中光纤传感器可分为光纤电流传感器、光纤浓度传感器以及光纤温度传感器等。 2.3 光纤测温的工作原理 光纤传感系统主要是为了测量电缆的实际温度, 运用拉曼散热原理进行测量工作。在实际安装过程中, 工作人员大多会将测温光纤放置在电缆表面进行施工, 传感器可根据外部温度的变化和电缆本身温度变化程度通过对比差异值获得电缆实际温度。并且以此项数据计算电网运行过程中电流是否符合电缆表面温度之间的关系。拉曼散射原理是阳光的射入光线和介质发生碰撞时会吸收或者放出光子, 这期间短波会伴随着电缆温度的变化而改变, 光纤传感技术运用了光波强度这一特性进行测量, 从而找出电缆存在的问题。 3 光纤传感技术在电力传输安全检测过程中的运用 3.1 电力设备的安全检测问题 以往的电力设备在管理方面大多采用视频监控设备, 定期组织维护人员进行检查整改, 以提高管理检测的质量, 最大程度上避免电力在传输的过程出现问题。但实际摄影监控系统往往存在一定的监控盲区, 无法全面监控电网运行过程中产生的问题。在实际监控中加入光纤传感器能很好地解决这一问题, 光纤传感器可作用于电力设备周围的压力和振动来完成监督工作, 并且运用计算机系统分析获得的监控数据, 以此得出结论来确定电力传输过程中是否存在问题。大部分光纤传感器应用在值班人员较少, 且维护工作较困难的区域, 以提高检测工作的准确程度和智能程度, 提高维修人员处理故障的效率。 3.2 输电线路的安全检测 输电线路是电力传输中较为重要的工作环节, 输电线路的完整程度直接影响到整体电网的运行速度, 在实际运输过程中, 外界因素的影响使得运输线路中断, 无法进行传输工作, 进一步造成输电系统大面积停电等情况, 严重影响了人们的正常生活。目前影响输电过程安全的因素包括不法分子为了自身利益盗窃线路、工程施工、雷雨电击等。电网管理企业大多采用全程监督管理手段, 遇到问题及时进行修复工作, 但是这种监管手段缺少预防措施。在当前电网建设中, 运用光纤传感技术可完全掌控输电线路运行情况, 可避免突发故障影响到居民用电, 提高了修复工作的效率。光纤传感器监控在一定程度上避免了远程监控带来维修时间过长的问题。光纤传感器大多伴随输电线路进行铺设, 传感器能检测到输电线路上可能出现的意外因素, 对于扰动位置进行提前判断和预警, 方便维修人员及时发现问题和整改问题, 提高了维修人员工作效率和监管力度。 3.3 设备温度监测 在实际工作中, 输电网络管理经常出现电缆和变压器温度过高的故障。电缆等高压设备运行环境大多是磁场强烈或电厂强烈的地方, 以往的温感电阻传感器无法在强电厂或强磁场的环境下使用, 因此很难监测电缆运行温度。而光纤传感器在使用过程中不受强电厂和强磁场的干扰, 可实现分段位式监测, 并且可实现电缆信息的实时监测和信息传输等功能, 提高了电缆监控的质量。光纤传感器可应用于地下电缆、配电装置以及发电厂的检测系统, 扩大了管理工作的监控范围。 4 结论 光纤传感技术广泛应用于当前的电力传输系统检测中, 光线传感技术可避免强力电磁干扰和温度的影响, 可借助网络实现监控数据的传输分析, 提高了维护人员的管理效率, 在未来电网建设中具有较强的应用优点。分布式光纤传感技术可运用一根光缆进行温度检测和信号传输工作, 运用光纤拉曼散射效应实现对温度的检测。本文主要讲述了光纤传感器在电缆测温中的使用原理和应用, 光纤传感器具有较高的可靠性和稳定性, 可实时检测电缆温度的变化, 对电缆温度过热作出预警, 方便技术人员及时发现故障, 并及时处理, 避免了灾害的发生, 对电力系统的正常运行具有重大意义。

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分布式温度传感(DTS)系统光纤传感器系统介绍

分布式光纤测温系统是什么 分布式温度传感(DTS)系统是光电器件，其通过用作线性传感器的光纤来测量温度。沿着光学传感器电缆记录温度，因此不是在点处，而是作为连续的轮廓。高精度的温度测定可在很远的距离内完成。通常，DTS系统可以将温度定位到1 m的空间分辨率，精度在±1°C范围内，分辨率为0.01°C。可以监测大于30KM的测量距离，并且一些专用系统可以提供更紧密的空间分辨率。 分布式温度系统提供连续的地下电力线监测温度，检测热点，提供运行状态，状态评估和电源电路额定数据。这有助于运营商优化输配电网络，降低运营成本和资金成本。 激光脉冲从一侧通过光缆传输。一旦脉冲转换光纤，它就会根据局部温度引起向后散射。基于后向散射的强度，我们可以进行温度测量。为了确定距离，我们计算了后向散射返回所需的时间。因此，光纤电缆像传感器一样工作。这意味着光纤的安装和维护并不复杂。 光纤系统允许在电缆线的包层下进行温度测量。分布式光纤传感器主机系统软件监控系统实时评估导线电缆温度测量。因此，它可用于控制电缆的工作温度阶段，并有助于防止负载爆裂。这对于在电缆线上按时建立技术传输的额外容量非常重要。软件为埋地电缆提供扩展的短期额定值，其中包括稳定的负载条件和短时过载，电路可以承受而不会造成任何损坏。 分布式光纤传感器应用领域有哪些 分布式温度传感可以帮助电力公司改善其配电干线并优化传输负载。它提供有关基础架构所需投资的信息 分布式温度传感可在多个工业领域成功部署： 输配电线路温度监测 油气井和水库监测 隧道，工业输送带和特殊危险建筑物的火灾探测 矿井温度监测与控制 研究和发展 通过温度传感器在线监测光缆线路，使人员能够以有效的方式操作线路： 使用拉曼效应方法可以快速响应长距离电缆的热变化，最远可达8 km。我们的设备可以连接在电路中，以便同时监控大面积和多个物体。 系统有助于计算电缆线上的潜在额外负载(动态负载)。 通过我们的DTS分布式光纤传感器系统很多电力公司可以避免停电并降低电力系统的服务成本。 分布式温度传感可以检测电缆线路中断的位置(如果光纤电缆包含在电力电缆线路中)。

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