基于Raman散射线型光纤感温火灾探测器优化设计.pdfVIP

2010年第3期 广东公安科技 总第100期 基于Raman散射线型光纤感温火灾探测器 的优化设计 严 洪1 姜明武2徐海峰3 (I．广东省公安消防总队，广东广州510640；2．； 3．深圳市安捷工业光电有限公司，广东深圳518054) 摘要本文分析了分布式光纤温度传感技术在消防火灾探测报警领域的应用特性和系统优化设计方 案。特别设计、开发了专用算法处理芯片(ASIC)、嵌入式硬件系统和基于嵌入式linux的软 件平台，提高了系统的性能及可靠性。快速响应、稳定可靠、低功耗以及符合消防操作习惯 的一键式人机界面，使安捷工业光电的AT810线型光纤感温火灾探测器不同于一般DIS仪器 仪表式的产品设计，更好地满足消防行业的专业需求。 关键词光纤温度传感器拉曼光时域反射火灾探测 1引言 由于光纤本身不带电，以光纤作为传感 部件的光纤传感器属于本征安全型传感系统， 并具有良好的抗腐蚀性、耐高压、抗电磁干 扰能力，因而光纤传感技术在安全、健康检 图1 光时域反射仪的结构原理图 测、航空航天领域受到了很大的关注。 分布式光纤温度传感器(Distributed 其工作原理与雷达的工作原理相似：将 Fiber Sensor，简称D码) Opfical Temperature 一束窄的激光脉冲通过双向耦合器注入光纤 作为线型光纤感温探测器的一种，主要利用 中，光纤中产生的背向散射光(瑞利散射和 Raman散射来测温并通过光时域反射 拉曼散射)也通过该双向耦合器耦合到光电 (OTDR)技术来对温度点进行定位。与其他 探测器中。背向散射回到入射端所需的时间 原理系统相比具有实时，多点连续，精确定 相应于光脉冲在光纤中所走的距离L=vt／2。 位。无盲区，系统分区容量大，综合成本低 时间的变化对应着光纤距离的不同，也 的优点，是今后应用于火灾探测技术的重要 就是说，光探测器探测得到的光功率是光纤 发展方向之一。 位置的函数，随着L的变化，探测器就实现 了对沿光纤分布的待测场的空问分布测量。 2传感原理 2．2光纤中的Raman散射测温原理 在拉曼散射过程中，斯托克斯光强度正 2．1 OTDR定位技术 比于处于基态的粒子数密度，反斯托克斯光 Barnoski博士于1976年提出的光时域反 强度正比于激发态的粒子数密度。一般情况 射技术，是检测光纤的损耗特性、进行空间 下，粒子数服从波尔兹曼因子分布，即光子 故障定位的有力手段，同时也是分布光纤传 数分布正比于能级上的粒子数…： 感器的基础，它的典型结构如图1所示： 币*脚(一E／kT)