Kablo sıcaklığını nasıl ölçersiniz??-INNO

Dağıtılmış fiber optik sıcaklık ölçüm sistemi, fiber optik kablodaki lazer darbelerinin Raman saçılma etkisi yoluyla anti Stokes ışığının ve Stokes ışığının yoğunluk oranını ölçer., böylece kablonun her noktasındaki sıcaklık belirlenir.

1、 ilkesi dağıtılmış fiber optik kablo sıcaklık ölçümü

Dağıtılmış fiber optik kablo sıcaklık ölçümü, spontane Raman saçılma etkisine ve optik zaman alanı reflektometrisine dayanır (OTDR) teknoloji.
Raman saçılma etkisi: Yüksek güçlü dar darbeli lazer LD, algılama fiberine çarptığında, lazer ve fiber molekülleri arasındaki etkileşim son derece zayıf, geri saçılan ışık üretir, üç dalga boyunu içeren: Rayleigh, Stokes karşıtı, ve Stokes ışığı. Aralarında, anti Stokes ışığı sıcaklığa duyarlıdır ve sinyal ışığı olarak kullanılabilir; Stokes ışığı sıcaklığa karşı duyarsızdır ve referans ışığı olarak kullanılabilir. Lif moleküllerinin termal titreşimi Raman saçılımına neden olur, Stokes ışığı ve anti Stokes ışığının oluşmasıyla sonuçlanır. Anti Stokes ışık sinyalinin yoğunluğu sıcaklığa bağlıdır, ve optik dalga kılavuzundaki herhangi bir noktanın sıcaklığı, anti Stokes ışık sinyalinin Stokes ışık sinyali yoğunluğuna oranıyla belirlenebilir.. Örneğin, Bir kablonun sıcaklığı belirli bir noktada yükseldiğinde, o noktadaki anti Stokes ışığının yoğunluğu buna göre değişecektir. Stokes ışığının yoğunluğunu karşılaştırıp hesaplayarak, sıcaklık değeri elde edilebilir. Raman saçılma etkisini kullanarak sıcaklığı ölçmeye yönelik bu yöntem, yüksek doğruluk özelliğine sahiptir ve kablo sıcaklığı izleme ihtiyaçlarını karşılayabilir.
OTDR teknolojisi: Konumun belirlenmesi OTDR teknolojisine dayanmaktadır. Işık optik fiberlerde iletildiğinde, saçılma, liflerdeki kırılma indisinin mikroskobik eşitsizliği nedeniyle meydana gelir. Dağınık sinyallerin yankı süresini ölçmek için yüksek hızlı veri toplamayı kullanarak, saçılan sinyale karşılık gelen fiberin konumu belirlenebilir. Çünkü optik fiberlerde ışığın iletim hızı sabittir, ışık darbelerinin emisyonundan alımına kadar geçen süreyi ölçerek, saçılmanın meydana geldiği konum doğru bir şekilde hesaplanabilir, böylece optik fiber boyunca sıcaklık ölçüm noktalarının konumlandırılması sağlanır. Örneğin, if a temperature anomaly occurs at a certain location on a 10 kilometer long fiber optic cable, OTDR technology can accurately locate the specific coordinates of that location on the fiber optic cable. This technology enables dağıtılmış fiber optik temperature measurement systems to not only measure temperature, aynı zamanda sıcaklık anormalliklerinin yerini de doğru bir şekilde tespit eder, which is crucial for cable temperature monitoring because it can detect local hotspots on the cable in a timely manner, making it easier to take corresponding measures.

Dağıtılmış fiber optik izleme

2、 Method for Distributed Fiber Optic Measurement of Cable Temperature

Fiber optic laying: İlk önce, the fiber optic cable should be laid around or inside the cable. If the cable has a multi-layer structure, such as a conductor layer, insulation layer, buffer layer, waterproof layer, and outer sheath arranged in sequence from the inside out, the impact of the fiber laying position on the accuracy of temperature measurement needs to be considered. Genel olarak konuşursak, the closer the optical fiber is to a possible heat source (such as a conductor layer), the more sensitive it is to temperature changes. Fakat, it is also necessary to avoid damaging the optical fiber by physical factors during cable operation (such as cable bending, germe, vesaire.). In some practical applications, such as in cable tunnels, optical fibers can be laid along cable trays or parallel to cables in cable trenches to ensure that the optical fibers can fully contact the temperature field around the cables.
Signal acquisition and processing: High power narrow pulse laser pulses LD are incident on the sensing fiber, generating backscattered light. Anti Stokes ve Stokes ışığı ayırıcı modül WF'den geçer, Rayleigh dağınık ışığını izole etmek, ve aynı dedektör tarafından alınır (APD). Bu iki ışık yoğunluğunun oranını ölçerek ve hesaplayarak sıcaklık bilgisi elde edin. Bu işlem, zayıf dağınık ışık sinyallerini doğru bir şekilde ayırt etmek ve işlemek için yüksek hassasiyetli algılama ekipmanı ve sinyal işleme algoritmaları gerektirir.. Veri toplama açısından, veri toplamanın sıklığı ve doğruluğunun kablo sıcaklığı izleme gerekliliklerini karşıladığından emin olmak gerekir. Örneğin, hızlı sıcaklık değişimlerinin olduğu kablo ortamlarında, Sıcaklıktaki dinamik değişiklikleri zamanında yakalamak için daha yüksek bir toplama frekansı gerekir.
Sıcaklık hesaplama ve konumlandırma: Alınan anti Stokes ve Stokes ışık yoğunluklarının oranına dayalıdır, use a predetermined mathematical model to calculate the temperature value. Aynı zamanda, the optical time domain reflectometry (OTDR) technology is used to determine the position of the temperature measurement point on the optical fiber, thereby achieving a one-to-one correspondence between temperature and position. When calculating temperature, it is necessary to consider the optical properties of optical fibers, parameters of laser pulses, and environmental factors that affect the measurement results. Örneğin, losses in optical fibers, power fluctuations in laser pulses, and other factors can all affect the accuracy of the light intensity ratio, thereby affecting the accuracy of temperature calculations. In terms of positioning, it is necessary to ensure the accuracy of positioning so that the corresponding position can be accurately found when the cable experiences temperature abnormalities.

3、 Instrument and equipment for distributed optical fiber measurement of cable temperature

Distributed fiber optic temperature measurement host:
This is the core equipment of the distributed fiber optic temperature measurement system. It can generate high-power narrow pulse laser pulses and couple them into sensing fibers. Örneğin, the DTS8000 measurement host can use high-speed narrow pulse semiconductor laser pulses coupled into sensing fibers. By filtering, detecting, and high-speed data acquisition and analysis of weak backscattering signals in the fiber, it can obtain temperature sensitive anti Stokes signals and temperature insensitive Stokes signals, thereby obtaining accurate temperature information distributed along the fiber in real time.
It has diversified functions such as signal processing, signal analysis, high temperature warning, and data transmission. It is possible to process and analyze the collected optical signals, calculate the temperature value based on pre-set algorithms, and determine whether there are temperature anomalies. Once an abnormal situation is detected, the relay output can quickly drive the external sound and light alarm equipment and other linkage devices to ensure timely and effective handling of the abnormal situation.
Different models of temperature measurement hosts have differences in measurement distance, ölçüm doğruluğu, measurement time, kanal sayısı, ve diğer hususlar. Örneğin, some hosts can measure distances of up to 30KM or even longer, with a measurement accuracy of ± 1 °C, a measurement time of about 3-15s, Ve 1-8 ölçüm kanalları.
Thermal fiber optic cable:
It is both a carrier for signal transmission and a temperature sensing element. Its characteristics directly affect the accuracy and reliability of temperature measurement. Örneğin, temperature sensing optical cables with mining armor, flame retardant, and central bundle tube have good compressive strength (short-term 3000, uzun vadeli 1500) and tensile strength, suitable for cable temperature monitoring in special environments such as coal mines.
Different types of optical fibers (such as single-mode and multi-mode) can be used for different measurement scenarios. Single mode fiber is suitable for long-distance and high-precision temperature measurement; Multimode fiber has advantages in some short distance and cost sensitive application scenarios.
Sıcaklık algılama optik kablosunun uzunluğu ölçüm gereksinimlerine göre belirlenir, ve birkaç kilometre, hatta onlarca kilometre uzunluğunda olabilir, daha uzun kablo hatlarının sürekli sıcaklığının izlenmesine olanak sağlar.
Diğer destekleyici ekipmanlar:
Spektral modül WF: Rayleigh dağınık ışığını izole etmek için kullanılır, böylece sıcaklığa duyarlı anti Stokes sinyal ışığı ve sıcaklığa duyarlı olmayan Stokes referans ışığı aynı dedektör tarafından alınabilir. (APD), sonraki sıcaklık hesaplamaları için doğru ışık yoğunluğu sinyalleri sağlamak.
Dedektör (APD): bölme modülü tarafından işlenen Stokes önleyici sinyal ışığının ve Stokes referans ışığının alınmasından sorumludur, sonraki sinyal işleme ve sıcaklık hesaplaması için optik sinyalin elektrik sinyaline dönüştürülmesi.

4、 Dağıtılmış fiber optik kablo sıcaklığı ölçümünün pratik durumu

Kablo Tünellerinin Yangın Algılamasında Uygulama:
Enerji santralleri, çelik fabrikaları gibi yerlerde çok sayıda kablo tüneli bulunmaktadır., Kablo ısınması ve arızalar nedeniyle yangına yatkın olanlar. Dağıtılmış fiber optik sıcaklık ölçüm teknolojisi, optik zaman alanı reflektometri prensiplerine dayanmaktadır. (OTDR) ve optik fiberlerin geriye doğru Raman saçılması, hangisi doğru olabilir, zamanında, ve kablo tünellerinin içindeki sıcaklığı sürekli olarak izleyin. Örneğin, algılama fiberini bir kablo tüneline yerleştirerek, Fiber optik ana bilgisayar, algılama fiber optik kablosuna bir lazer ışını yayar ve fiber optik kablo boyunca geriye saçılan yerinde gerçek zamanlı sıcaklık bilgileri ile gerçek zamanlı Raman saçılan ışığı toplar. These light signals are analyzed and processed to obtain temperature distribution information on the entire fiber optic cable. When the temperature exceeds the preset alarm value, the fiber optic host emits a fire alarm sound and light indication, and can output alarm information to the fire alarm controller.
The composition of the distributed fiber optic temperature measurement system includes sensing optical cables laid on site, whose function is to obtain the temperature of the on-site cable tray and the ambient temperature; Each distributed fiber optic temperature measurement host is installed in the monitoring room or cable tray or tunnel according to the principle of proximity (if directly installed on site, outdoor equipment with a protection level of IP66 should be selected), responsible for collecting and calculating the temperature measured by the sensing fiber optic cable in real time; The monitoring server collects temperature data from multiple temperature measurement hosts, stores, görüntüler, manages, analizler, exports, and prints the data by running temperature monitoring software. It can also use Modbus protocol to connect with the fire alarm controller and directly send alarm signals to the fire alarm controller, achieving linkage.
Application in Communication Power Building:
Dağıtılan fiber optik sıcaklık izleme sistemi is used for temperature monitoring in the computer room of the communication power building, including temperature monitoring of cabinets, bridge cables, and underground tunnel cables. The system includes a local client, fiber optic temperature measurement host, temperature sensing optical cable, and temperature measurement software. By sensing temperature through temperature sensing optical cables, fiber optik sıcaklık ölçümü ana bilgisayarı verileri toplar ve işler, sıcaklık bilgilerini yerel istemcilere ve sıcaklık ölçüm yazılımına iletir, gerçek zamanlı sıcaklık izlemeyi gerçekleştirir, trend analizi, ve uzaktan uyarı ve alarm, Güvenli ve istikrarlı iletişim çalışmasının sağlanması. Örneğin, bilgisayar odasındaki kablo kanalının sıcaklığı yüksek yük nedeniyle anormal şekilde yükseldiğinde, the dağıtılmış fiber optik sıcaklık izleme sistemi Sıcaklık değişimini zamanında tespit edebilir, alarm eşiğine ulaşıp ulaşmadığını belirlemek için yazılım aracılığıyla analiz edin, ve eğer varsa, Denetim ve işlem için ilgili personeli bilgilendirmek üzere bir alarm sinyali verin, böylece yüksek kablo sıcaklığından kaynaklanan yangınlar gibi iletişim arızaları veya güvenlik kazaları önlenir.

5、 Precautions for distributed fiber optic cable temperature measurement

Regarding fiber optic laying and installation:
The laying path of optical fibers should be planned reasonably to avoid being affected by external mechanical stress. If the optical fiber is excessively bent, stretched, or compressed during the laying process, it may increase fiber loss, affect the transmission of optical signals, and thus reduce the accuracy of temperature measurement. Örneğin, when laying optical fibers in cable trenches, attention should be paid to the compression of the fibers by other equipment or debris in the trench to ensure that there is sufficient space for the fibers.
The coupling method between optical fibers and cables is also important. If the coupling is improper, kablonun sıcaklık değişimlerini doğru bir şekilde algılamak mümkün olmayabilir. Optik fiberleri kablolara takarken, türüne göre uygun bağlantı yöntemleri seçilmelidir., yapı, ve kablonun çalışma ortamı, bağlamak gibi, yapıştırma, veya özel armatürlerle sabitleme, optik fiberlerin kabloyla yakın temas halinde olmasını ve ısıyı etkili bir şekilde iletebilmesini sağlamak için.
Uzun mesafeli fiber optik kurulum için, Fiber optik ekleme konusu dikkate alınmalıdır. Fiber optik bağlantı noktaları kayıplara ve yansımalara neden olabilir, sıcaklık ölçümünü etkileyen. Öyleyse, Fiber optik birleştirme sırasında, birleştirme noktasında minimum kayıp sağlamak için yüksek kaliteli birleştirme ekipmanı ve işlemleri kullanılmalıdır..
Ölçüm sistemlerinin kalibrasyonu ve bakımı açısından:
Dağıtılmış fiber optik sıcaklık ölçüm sistemlerinin düzenli kalibrasyonu, ölçüm doğruluğunu sağlamanın anahtarıdır. Ortam sıcaklığının potansiyel etkisi nedeniyle, nem, lif yaşlanması, ve sistemin ölçüm doğruluğu üzerindeki diğer faktörler, sistemi standart bir sıcaklık kaynağı kullanarak düzenli olarak kalibre etmek gerekir. Örneğin, Ölçüm hatasının izin verilen aralıkta olduğundan emin olmak için sistemin ölçüm sonuçları, bilinen bir sıcaklığa sahip sabit sıcaklıklı bir ortamda karşılaştırılabilir ve ayarlanabilir.
Sıcaklık ölçüm ana bilgisayarlarına düzenli bakım yapılmalıdır, dedektörler, ve diğer ekipmanlar. Ekipmanın çalışma durumunu kontrol edin, clean the surface of the equipment, and prevent dust, water vapor, vesaire. from entering the interior of the equipment and affecting its performance. For APD detectors, their sensitivity and response speed should be regularly checked to ensure accurate reception and conversion of optical signals.
Regular inspections should also be conducted on temperature sensing optical cables to check for any damage, breakage, veya korozyon. If damage is found to the optical cable, it should be repaired or replaced in a timely manner to ensure the continuity and accuracy of temperature measurement.
In terms of the impact of environmental factors:
Changes in environmental temperature and humidity may affect the optical properties of optical fibers and the performance of equipment. Örneğin, in high temperature and high humidity environments, the loss of optical fibers may increase, and electronic components inside the equipment may experience performance degradation or failure. Öyleyse, when using a distributed fiber optic temperature measurement system in this environment, corresponding protective measures should be taken, such as sealing, moisture-proof, and heat dissipation treatment of the equipment.
If there is strong electromagnetic interference in the measurement environment, although optical fibers themselves have the characteristic of resisting electromagnetic interference, electronic devices in the system (such as temperature measurement hosts) may be affected. Bu durumda, Sistemin düzgün çalışabilmesini sağlamak için elektronik cihazlara elektromanyetik koruma uygulanmalıdır.. Aynı zamanda, Fiberlerdeki optik sinyallerle girişimi önlemek için optik fiberlerin güçlü elektromanyetik radyasyon kaynaklarının yakınına yerleştirilmesinden de kaçınmak gerekir..