光纤传感在煤矿方面的应用2018年03.ppt

一 单位简介——专业与产品范围 一 单位简介——行业地位 1977年研制出第一台光纤拉丝机 1980年第一次将光纤传输、传感技术应用于地下核试验 1985年第一次将光纤技术应用于军用电视电话远程会议系统 1988年研制出第一套实用化光纤安防系统应用于天安门安全监视 1993年第一次实现国内光纤光缆成套工艺设备产品出口 2006年研制出第一根实用化导弹制导光缆 2015年第一次将光纤传感技术应用于故宫文物保护 2016年第一次将国产光缆应用于航天器 中国光纤传输、传感技术与产品的开拓者 成为光纤传输、传感行业技术领先者 * 单位简介 光纤传感原理 1 2 3 4 目 录 煤炭行业应用 * 光波在光纤中传播时，外界被测的物理量（如温度、压力、电磁场、振动、核辐射等）引起光波特征参量（光强、波长、相位、偏振态等）变化。通过检测光波特征参数变化，求出物理量变化。 外界温度 外界压力 激光器 光波 光纤 探测器 兔子驮着乌龟跑， 光波载着信息传 二 光纤传感原理 * 二 光纤传感原理 本质安全：传感器本身是光纤，光波是信息载体，抗电磁干扰、耐恶劣环境。 分布式测量：一根光纤实现多个点信息测量，测量从单点到线转变。 多种物理量同时测量：在同一根光纤上不仅实现多点测量，同时换可以测量温度、压力两种物理量。 传感传输一体化：光纤本身不仅作为感应探头，同时又作为光波传输通道。 长距离测量，易于组成信息网络：光纤传输损耗小，传输距离远；分布式本身是线性测量，易于组成网。 * 激光脉冲 光纤 入射光 瑞利散射光谱 反斯托克斯 拉曼光谱 斯托克斯 拉曼光谱 背向散射光谱 布里渊散射光谱 光强E 波长（λ） 光传输时会有散射：光散射原因是光纤缺陷 三种主要的背向散射光：瑞利散射（与入射光频率相同，强度最大，但与温度无关）；布里渊散射；拉曼散射 拉曼散射光中有两个波长，其中波长较短的光强与温度相关。 测量此光强可知温度。 二 光纤传感原理——分布式光纤测温 * 二 光纤传感原理——分布式光纤测温 * 栅距d：反射波长l1 入射光 透射光 栅距d+?d：反射波长l1+Δl 反射光 宽带入射光 窄带反射光 透射光 光通过光栅时会有反射，与光栅中心波长一样的光全反射，其它光通过。 温度、应变等变化，引起光纤光栅栅距改变。栅距的变化，使中心波长发生变化，进而使反射光波长发生相应的变化。 通过测量反射光波长变化可以反映温度、应变的变化。 二 光纤传感原理——光纤光栅传感 二 光纤传感原理——光纤光栅传感 * * 原理：激光经过气室产生对光的吸收，使光强产生变化，通过测量光强可知气体浓度。 不同的气体吸收的特征光谱不一样。 由于不存在化学反应，安全、无损检测。 二 光纤传感原理——光纤气体传感 * 可燃气体浓度检测 火箭推进剂气体浓度监测 飞机燃油箱中氧气浓度监测 光纤气体浓度传感 二氧化氮（NO2） 甲烷（CH4） 氧气（O2） 二 光纤传感原理——光纤气体传感 * 参数 名称 光纤传感 感温电缆 铂电阻/ 热电偶 光纤光栅 光纤分布式 测量距离 长距离传输、多点 2km、4km、8km、10km、30km 通常200-300m 测量距离短 响应速度 ＜1s 快 慢 慢 分辨率 0.1℃ 0.5℃ 1℃ 0.1℃ 抗电磁干扰 抗 抗 弱 弱 测点数量 准分布式、定位 分布式、定位 单点、不定位 单点或并联 安全性 耐环境、本安型 耐环境，本安型 受水影响，误报 受水影响，不防爆 二 光纤传感原理——光纤传感与传统传感对比- 测温 * 参数 指标 电化学式气体 光 纤 气 体 工作原理 电化学氧化或者还原反应 气体分子的选择吸收理论，对气体进行“指纹”吸收探测 灵敏度 ppm量级 ppt-ppb量级。 使用寿命 1-2年 10年以上 安全性 在易燃易爆环境中使用存在安全隐患。 本安型传感器。耐环境、抗电磁干扰、电绝缘性和耐腐蚀性。 对被测介质的影响 存在吸收现象 无损检测 二 光纤传感原理——光纤传感与传统传感对比-气体 * 实时精确 本质安全 免维护 先天的防雷特性 抗电磁干扰 无源不产生电火花 测量精度高 实时测量,快速响应 分布式准确定位 前端传感系统适用寿命30年 耐恶劣欢环境，稳定可靠 除人为破坏，无需维护 一次投入，终身受益 适用性强 二 光纤传感原理——光纤传感技术优势 光纤光栅（FBG）产品线 监测系统 光纤光栅 信号解调设备 光纤光栅传感器 光纤光栅串 光纤气体（FGS）产品线 DSS产品线 解调设备 测试服务 监测系统集成 DSS产品线 分布式温度（DTS）产品线 测温仪器 监测系统集成 测试服务 温度传感光缆 传感探头 二 光纤传感原理——传感产品体系