光纤测温系统是一种利用光在光纤中传播的某种特性, 实现实时测量空间温度场分布的新技术, 对光纤沿线场所的温度进行分布式连续检测, 光纤本身就是温度传感器。分布式光纤测温主机( 简称光纤测温系统) 是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统。该系统利用光时域反射( OTDR) 技术、激光拉曼光谱技术, 经波分复用器、光电检测器等对采集的温度信息进行放大、信号处理, 并将温度信息实时显示出来。
也就是说, 背向反射光的强度可以反映出反射点的温度。利用这个现象, 若能测量出背向反射光的强度, 就可以计算出反射点的温度, 这就是利用光纤测量温度的基本原理。
如用公式来表达: 当频率为 V 0 的激光入射到光纤中, 它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波, 这些后向散射光波中除有一与入射光频率 V 0 相同的很强的中心谱线之外, 在其两侧,还存着( V 0- V) 及( V 0+ V) 的两条谱线。
中心谱线为瑞利散射谱线, 低频一侧频率为( V 0-V) 、波长为 s 的谱线称为斯托克斯线( stokes) , 高频一侧频率为( V 0+ V) 、波长为 a 的谱线,称为反斯托克斯线( Anti- stokes) 。根据拉曼散射理论, 在自然拉曼散射条件下, 反斯托克斯光强 Ia 于斯托克斯光强 Is 的比值 R( r) 为R ( r ) = I a/ Is= ( s/ a) 4ex p ( - hcV 0/ kT )。式中: h普朗克常数;c真空中的光速;k波尔兹曼常数;T温度。
可以预计的场合还包括: 各种大、中型发电机、变压器、电动机的温度分布测量、热动保护以及故障诊断; 火力发电厂的加热系统、蒸汽管道、输油管道的温度和故障点检测; 地热电站和户内封闭式变电站的设备温度监测等等。
光纤温度传感作为一种高新技术在国内已经开始推广应用。我们相信随着电力系统广大工程技术人员对该技术的熟悉了解, 该技术必将对电力系统的安全运行作出贡献。