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光纤光栅火灾感温系统原理

1系统介绍

光纤光栅感温火灾报警探测系统是一种新型的温度探测报警系

统。系统采用必威体育精装版生产工艺，长期稳定性好，使用寿命长；光纤光栅

感温火灾探测信号处理器采用国际最先进地数字化解调技术，具有大

容量实时在线信号采集处理和自检功能；系统可以综合各种安全监控

参数，进行分析，有利于及时发现事故苗头，及时安全控制，实现油

库、隧道等场合的生产和安全的双重监控功能。从感温火灾探测器

到监控中心感温测量及信号传输全部采用光信号，实现无电检测，本

质安全防爆；管理模块可实时显示各探测器的位置、温度信息，用户

可通过此界面直观地了解设备的安全情况。

2光纤光栅探测器的发展

光纤光栅探测器是用光纤光栅制成的一种新型光纤传感器。光纤

光栅是20世纪90年代发展起来的一种新型全光纤无源器件，利用光

纤光栅制成多种传感器如温度、应变、应力、加速度、压强等传感器。

不同的光纤光栅传感器可具有不同的工作波长，因此可以利用波分复

用技术，在一根光纤级联多个光纤光栅传感器作分布式测量。它具有

体积小、重量轻、与光纤兼容、插入损耗低、性能长期稳定性好等特

点。特别适合在易燃，易爆，和强电磁等恶劣环境下使用。

光栅感温探测器是光纤传感器中发展最快的一个分支，它取代传

统的温度传感器，如电阻应变片，与电阻应变片相比，光纤传感器具

有体积小，重量轻，不受电磁干扰，抗辐射，分布式测量等显而易见

的优势，所以它特别适合在易燃，易爆，和强电磁等特殊的场合应用。

3光纤光栅火灾探测系统工作原理：

光纤光栅感温火灾探测系统的基本原理是:当由于各种不同的因

素导致探测区域光纤光栅周围的温度发生变化时,将导致光栅周期或

者纤芯折射率产生变化,从而产生光栅布喇格信号的波长位移Δλ,

通过监测布喇格波长的变化情况,即可获得探测区域光纤光栅周围温

度的变化状况。

简言之，光纤光栅布喇格波长的变化与环境温度的变化有着简单

的线性关系，通过测量光纤光栅布喇格波长，可以测得环境温度。该

系统应用先进的准分布式光纤光栅传感技术，通过光纤光栅感温火灾

探测器，将被测物体量转变成便于记录及再处理的光信号。由于从探

测器输出的信号为光信号，所以可以直接通过光缆进行远距离传输。

当温度的变化或者温变速率超过事先设定的某个门坎值时,即可给出

报警信号。兰州奥普信息技术有限公司光纤光栅感温火灾探测系统采

用的是数字式测量技术，与传统测量技术相比，具有更高的稳定性；

使用的是无电检测，因而安全性更好。

4光纤光栅测温原理：

光栅的基本结构为沿纤芯折射率周期性的调制（如下图所示），

所谓调制就是本来沿光纤轴线均匀分布的折射率产生大小起伏的变

化。

A光栅条纹周期

光栅结构示意图

光纤的材料为石英，由芯层和包层组成。通过对芯层掺杂，使芯层

折射率n1比包层折射率n2大，形成波导，光就可以在芯层中传播。

当芯层折射率受到周期性调制后，即成为光栅。光栅会对入射的宽带

光进行选择性反射，反射一个中心波长与芯层折射率调制相位相匹配

的窄带光，刺中心波长为布喇格波长。

如果光栅处的温度发生变化，由于热胀冷缩，光栅条文周期也会

跟随温度变化，光栅布喇格波长也就跟着变化。这样通过检测光栅反

射光的波长变化，就可以知道光栅出的温度变化。

实际光纤光栅分布式传感系统基本原理上图所示。

一根光纤上串接的多个光栅（各具有不同的光栅常数），宽带光

源所发射的宽带光经Y型分路器通过所有的光栅，每个光栅反射不同

中心波长的光，反射光经Y型分路器的另一端口耦合进光纤光栅感温

探测信号处理器，通过光纤光栅感温探测信号处理器探测反射光的波

长及变化，就可以得到解调数据，在经过处理，就得到对应各个光栅

处环境的实际温度。