Hệ thống đo nhiệt độ bằng cáp quang phân tán
IN-305D Cảm biến nhiệt độ sợi quang phân tánrhệ thống quản lý
Phương pháp đo nhiệt độ của DTS dựa trên hiệu ứng tán xạ Raman tự phát. Khi xung laser công suất cao, băng thông hẹp (LD) chiếu vào sợi quang cảm biến, tia laser tương tác với các phân tử trong sợi quang, tạo ra ánh sáng tán xạ ngược cực kỳ yếu. Ánh sáng tán xạ này có ba bước sóng, lần lượt là ánh sáng Rayleigh, anti-Stokes và Stokes; trong đó ánh sáng anti-Stokes nhạy cảm với nhiệt độ, là tín hiệu; còn ánh sáng Stokes không nhạy cảm với nhiệt độ, là ánh sáng tham chiếu. Tín hiệu tán xạ ngược từ sợi quang cảm biến sau khi đi qua mô-đun phân tách WF một lần nữa, tách ánh sáng tán xạ Rayleigh, chỉ cho phép ánh sáng tín hiệu anti-Stokes nhạy cảm với nhiệt độ và ánh sáng tham chiếu Stokes không nhạy cảm với nhiệt độ đi qua, và được thu nhận bởi cùng một bộ cảm biến (APD). Nhiệt độ có thể được tính toán dựa trên tỷ lệ cường độ ánh sáng giữa hai loại này. Việc xác định vị trí dựa trên công nghệ phản xạ thời gian ánh sáng (OTDR), bằng cách sử dụng thu thập dữ liệu tốc độ cao để đo thời gian phản xạ của tín hiệu tán xạ, từ đó xác định vị trí sợi quang tương ứng với tín hiệu tán xạ.
Giới thiệu về thiết bị
Thiết bị đo nhiệt độ sợi quang phân tán (DTS) là một hệ thống giám sát nhiệt độ sáng tạo, tận dụng hiệu ứng tán xạ Raman của sợi quang và công nghệ phản xạ thời gian quang (OTDR) để thực hiện việc đo nhiệt độ liên tục và theo thời gian thực. Thiết bị này nhận biết sự phân bố nhiệt độ dọc theo tuyến đường bằng cách phân tích sự thay đổi của ánh sáng tán xạ ngược trong sợi quang; không chỉ có thể giám sát nhiệt độ tại một hoặc nhiều điểm, mà còn cung cấp đường cong nhiệt độ cho toàn bộ tuyến cáp điện. Với các đặc tính như chống nhiễu điện từ, chống ăn mòn và an toàn bản chất, thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong việc giám sát nhiệt độ của các loại cáp điện ở mọi mức điện áp, đảm bảo vận hành an toàn, và là một thành phần quan trọng của công nghệ giám sát thông minh trong hệ thống điện thông minh.
Thông số kỹ thuật và thông số kỹ thuật 【Tất cả các tính năng đều có thể tùy chỉnh】
| Loại sợi quang | Có thể chọn cáp quang đa chế độ hoặc cáp quang đơn chế độ |
| Đo khoảng cách | 0–30 km |
| Kênh đo lường | 1-16 |
| Độ phân giải không gian | 0,5–3 m |
| Khoảng thời gian lấy mẫu | 0,25 / 0,5 m |
| Độ chính xác định vị | 0,5–1 m |
| Thời gian đo | Mô hình 5S |
| Phạm vi đo nhiệt độ | -100°C ~ 550°C (tùy thuộc vào loại cáp quang) |
| Độ chính xác của phép đo nhiệt độ | 1°C |
| Độ phân giải nhiệt độ | 0,1°C |
| Nhiệt độ kích hoạt báo động nhiệt độ cố định | 85°C (do người dùng cài đặt) |
| Đầu nối sợi quang | FC/APC |
| Nguồn điện làm việc | 12–36 VDC, 8 W |
| Nhiệt độ hoạt động | 0–40°C |
| Nhiệt độ bảo quản | -20–60°C |
| Độ ẩm làm việc | 0–95% Độ ẩm tương đối (R.H.) Không ngưng tụ |
| Giao diện truyền thông | Ethernet, 485, RS232, rơle |
| Dung lượng lưu trữ | 2.000 bản ghi báo động, kết hợp với máy tính để bàn cho khả năng lưu trữ không giới hạn |
Tính năng và đặc điểm
- Phân tán hoàn toàn: DTS có thể đo lường nhiệt độ phân bố dọc theo toàn bộ sợi quang chỉ trong vài giây, không bỏ sót bất kỳ điểm nào;
- Giám sát tầm xa: Thiết bị giám sát đơn chế độ và đa chế độ, tầm xa tối đa lên đến 30 km;
- Khả năng chống nhiễu điện từ: Sợi quang đo nhiệt độ được làm từ thạch anh, có tính cách điện, không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ nhiễu điện từ nào và cũng không phát ra sóng điện từ;
- An toàn vốn có: Đặc biệt phù hợp với các môi trường phức tạp và môi trường có dòng điện mạnh;
- Định vị chính xác: Bộ phận cảm biến nhiệt độ là sợi quang đo nhiệt độ, công suất trung bình của tín hiệu quang truyền dẫn bên trong ở mức microwatt; độ chính xác định vị an toàn bản chất đạt ±1m;
- Phản hồi nhanh: Thời gian quét trên một kênh dưới 3 giây;
Giải pháp hệ thống đo nhiệt độ cáp quang
Thiết kế tổng thể: Dựa trên tình trạng thực tế của cáp, xây dựng một hệ thống giám sát nhiệt độ bằng sợi quang hoàn chỉnh cho cáp, nhằm thực hiện việc giám sát nhiệt độ tại các vị trí khác nhau của cáp theo thời gian thực, cảnh báo khi vượt ngưỡng và phát tín hiệu cảnh báo.
Sử dụng 1 hệ thống cảm biến nhiệt độ qua cáp quang phân tán IF-DTS để thực hiện giám sát trực tuyến và báo cháy cho toàn bộ hệ thống cáp.
Phương án thiết kế
Hệ thống giám sát nhiệt độ cáp sử dụng thiết bị phát hiện cháy bằng sợi quang phân tán, trong đó cáp quang được lắp đặt dọc theo đường cáp, máy chủ cảm biến nhiệt độ được lắp đặt tại trung tâm quản lý hệ thống, và từ máy chủ này, cáp quang cảm biến được dẫn đến các đường cáp. Khi nhiệt độ thay đổi, một phần nhỏ ánh sáng tán xạ Raman sẽ phản xạ trở lại dọc theo sợi quang. Hệ thống thu thập tín hiệu từ ánh sáng tán xạ ngược này và phân tích trong thiết bị quang điện, từ đó cung cấp thông tin về nhiệt độ, xác định vị trí có sự thay đổi nhiệt độ đột ngột, và xác định điểm xảy ra hỏa hoạn. Khi máy chủ cảm biến nhiệt độ sợi quang phân tán phát hiện sự bất thường do hỏa hoạn, máy chủ báo cháy sẽ ngay lập tức hiển thị cảnh báo.
Phương pháp lắp đặt sợi quang trong lớp đệm cáp và thân cáp
Công tác lắp đặt cáp quan trọng: Lúc này cần tiến hành giám sát nhiệt độ cho từng đường cáp và sử dụng phương pháp cố định cáp quang bằng cách dán bề mặt (bên ngoài). Trong quá trình lắp đặt cáp quang, cần sử dụng các phụ kiện cố định cáp quang (dây buộc cách điện) để đảm bảo cáp quang được gắn chặt vào bề mặt ngoài của cáp, như minh họa trong hình dưới đây.
