1、 學(xué)術(shù)發(fā)表和寫作資源平臺(tái)： QQ：275252867光纖通信技術(shù)論文火災(zāi)報(bào)警 論文：使用光纖通信技術(shù)提高報(bào)警系統(tǒng)的穩(wěn)定性摘要:光纖光柵傳感技術(shù)是上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一種新型信息傳感技術(shù),并且使用基于光時(shí)反射計(jì)(OTDR)原理進(jìn)行溫度檢測報(bào)警。作為結(jié)構(gòu)組成的半導(dǎo)體激光器(LD)的高速驅(qū)動(dòng)電路和雪崩二極管(APD)增益的溫漂步長電路等優(yōu)化了軟件的編譯和反應(yīng)速度,實(shí)時(shí)累加采集卡也能提高時(shí)間分辨率,是一種穩(wěn)定性明顯的特征技術(shù)。 關(guān)鍵字:APD;光纖光柵;探測;火災(zāi)報(bào)警 光纖光柵技術(shù)在發(fā)展起來的近十多年來多用溫度、壓力、流量、液位等測量上,主要應(yīng)用原理是使用激

2、光加工的手段在光纖內(nèi)形成多個(gè)光柵元件,在寬帶光源經(jīng)光纖傳輸時(shí)經(jīng)過特定光纖光柵時(shí)某些特定波長的光被反射回來,從而進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測。因此光纖通信中的光纖光柵技術(shù)提供給了報(bào)警工程設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)保障。 一、光纖通信技術(shù)的特點(diǎn) 光纖通信技術(shù)本身的光纖材料就具有防爆、抗腐蝕、抗磁干擾、電絕緣等多種優(yōu)點(diǎn),具有特色的還是以下幾點(diǎn): 1.可靠性高,壽命長 光纖通信技術(shù)是依據(jù)光束波長的數(shù)字檢測的,不受光源、彎曲度、探測器老化影響,而且光纖光柵技術(shù)還能規(guī)避光纖連接損耗的影響,所以具有很高的穩(wěn)定性和可靠性。 2.超遠(yuǎn)距離傳輸,組網(wǎng)便利 光纖傳輸攜帶傳感技術(shù)的光信號(hào),能達(dá)到經(jīng)過超遠(yuǎn)距離傳輸不失真的效果,傳輸過程中數(shù)

3、據(jù)雖好幾乎可以忽略。由于超遠(yuǎn)傳輸方式的便利,還可以支持大面積組網(wǎng),方便網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控管理。 3.可進(jìn)行數(shù)字編碼和傳送 光纖上的光柵波長不同,傳感器所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行波分多址的復(fù)用傳輸能夠擴(kuò)大傳輸量,實(shí)現(xiàn)分布式測量,也能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)化的編碼和傳輸。 4.高反應(yīng)度和精度 光纖設(shè)備的核心是光纖光柵傳感器,其所使用的特征波長對溫度和壓力的感應(yīng)明顯而且快速,并且波長特征具有一致性,所以制作的傳感器響應(yīng)時(shí)間快,測量精度較高。 5.簡單的結(jié)構(gòu)利于施工 光纖本身體積小重量輕,易彎轉(zhuǎn),方便制作結(jié)構(gòu)簡單的傳感器探頭。其結(jié)構(gòu)的便利性和兼容性使得工程施工的難度降低,使設(shè)備維護(hù)也能夠更加簡單。 6.應(yīng)用范圍廣 由于其感應(yīng)環(huán)境

4、變化的方式其可應(yīng)用在勘探、冶金、電力等行業(yè),在其質(zhì)地抗性方面也適應(yīng)于石油、化工等行業(yè),其高速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)反饋也適應(yīng)于火災(zāi)、地質(zhì)信息反饋等監(jiān)控系統(tǒng)。 二、光纖通信技術(shù)的報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用方式 完整的光纖通信報(bào)警系統(tǒng)一般由四個(gè)部分組成:寬帶光源,作為數(shù)據(jù)載體的生成器產(chǎn)生寬帶光餅傳輸?shù)焦饫w上;光纖光柵傳感器,報(bào)警系統(tǒng)的核心部分,一般安置在需要布控的位置,及時(shí)檢測現(xiàn)場的溫度壓力等情況,是整個(gè)光纖的終端,通過光纖串聯(lián);光纖光柵解調(diào)儀,對反饋回來的反射光波長進(jìn)行分析,是一種光譜儀,對反饋型號(hào)分析得出現(xiàn)場情況及反饋地點(diǎn)等重要信息;信號(hào)處理器,將解調(diào)儀分析的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為測量溫度等,反映與標(biāo)準(zhǔn)情況的差異,并在超出范圍時(shí)

5、發(fā)出警報(bào)。 主流光纖通信報(bào)警技術(shù)有以下幾種: 1.基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報(bào)警系統(tǒng) 基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報(bào)警系統(tǒng)是利用背向散射法測量光纖的衰減。在光纖中,由于光纖本身的缺陷或者成分不均會(huì)導(dǎo)致瑞利散射。其中沿光纖軸和光脈沖傳播方向相反的散射稱為瑞利背向散射。這種散射提供了光纖衰減與長度的信息,因?yàn)楣饫w衰減信息可以反映出光纖檢測區(qū)域的溫度變化曲線,APD信號(hào)會(huì)被放大成電壓信號(hào)。所以O(shè)TDR的測量曲線能夠準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)固有損耗和非正常損耗之間的差別,因此系統(tǒng)對于溫度報(bào)警可以實(shí)現(xiàn)空間定位,在系統(tǒng)檢測中可以提高范圍定位的穩(wěn)定性和可靠性。 2.基于準(zhǔn)分布式FBG傳感器的光纖報(bào)警系統(tǒng) FBG準(zhǔn)分布傳

6、感器技術(shù)的原理是通過對外界溫度、壓力等反饋信息對Bragg中心波長調(diào)制實(shí)現(xiàn)的。FBG在溫度、壓力等變化都會(huì)改變光柵周期和折射率,引起反射波長的變化。 其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于復(fù)用能力強(qiáng),超遠(yuǎn)距離準(zhǔn)分布式的周邊檢測能力強(qiáng);對于環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng);簡單的結(jié)構(gòu)容易與其他材料結(jié)合進(jìn)行更全面的檢測;隱蔽性高,成本低。FBG技術(shù)的檢測精度設(shè)置可以小到腳步引起的震動(dòng),而且跳躍式的判斷結(jié)果也有時(shí)間區(qū)域上的準(zhǔn)確性,一般應(yīng)用在橋梁、隧道等的安全監(jiān)測。 3.后向喇曼散射分布式光纖感溫報(bào)警技術(shù) 這種技術(shù)是將窄帶光纖脈沖導(dǎo)入光纖,然后利用雷達(dá)原理測量散射光強(qiáng),對溫度變化實(shí)現(xiàn)一種持續(xù)曲線化的測量,是一種光是反射域原理的應(yīng)用,具有火災(zāi)等

7、災(zāi)害預(yù)估的提前性。 不穩(wěn)定的激光器可能會(huì)是工作中所產(chǎn)生的波長發(fā)生偏移,波分復(fù)用器損耗加大。所以在此使用喇曼散射,降低耦合器和復(fù)用器損耗,恒壓APD也能夠?qū)庑盘?hào)的雪崩發(fā)生倍增起到一定的遏制作用,提升采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 三、光纖通信技術(shù)對于報(bào)警系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 光纖通信技術(shù)本身并不是作為一個(gè)完整的報(bào)警系統(tǒng)來使用,而是依靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來報(bào)告、檢測、預(yù)防隱患發(fā)生的。 其中光纖光柵的應(yīng)用配合報(bào)警系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化,其自身結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)速度快、穩(wěn)定的性能具有相當(dāng)高的優(yōu)勢,也使這種技術(shù)可以更加方便的應(yīng)用在各種類型的檢測中,其技術(shù)特性提供給系統(tǒng)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),提升系統(tǒng)整體的安全度。 OTDR準(zhǔn)分布技

8、術(shù)能夠?qū)PD和LD溫度和偏壓進(jìn)行高精度的采樣,同時(shí)還可以對光信號(hào)進(jìn)行采集和過濾,其檢測出的溫度變化精度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他技術(shù)的采樣,與相關(guān)軟硬件結(jié)合后能夠提供更加全面的數(shù)據(jù)支持,對于機(jī)房溫度檢測,設(shè)備危險(xiǎn)報(bào)告都有很好的幫助。 FBG的高頻率偏壓數(shù)值曲線能夠良好的反映出震動(dòng)和壓力變化情況,其高頻率的跳躍特性也使其具有相當(dāng)準(zhǔn)確和及時(shí)的數(shù)據(jù)反饋能力,能夠降低數(shù)據(jù)漏報(bào)情況,并針對型號(hào)模型進(jìn)行信號(hào)模擬,進(jìn)一步精確頻率間值,并更精確地防止漏報(bào)現(xiàn)象的出現(xiàn)。良好的防漏報(bào)功能使得完工的工程能夠更加準(zhǔn)確及時(shí)的提供報(bào)告,保證報(bào)警系統(tǒng)的全面性。 后向喇曼散射分布技術(shù)提高了激光器的穩(wěn)定性,改進(jìn)了量子阱激光器,對光線耦合效

9、率進(jìn)行提升,降低波長溫漂的系數(shù),提高有效脈寬。低損耗的特性使其濾波效果更為細(xì)化和明確。喇曼散射信號(hào)本身降低了光線脈沖在傳播時(shí)可能出現(xiàn)的放大后偏移的情況,而且APD的恒定增壓也使得溫漂系數(shù)的恒定得到保證,讓溫度檢測精度得到改善,并從一定程度上實(shí)現(xiàn)溫差補(bǔ)償。此技術(shù)的降噪能力較強(qiáng),信號(hào)累加平均,高性能的累加采集卡對系統(tǒng)各項(xiàng)安全性和穩(wěn)定性有大幅提升。這種具有提前性的準(zhǔn)確檢測和預(yù)估的技術(shù)能夠有效準(zhǔn)確的報(bào)告危險(xiǎn),對于工程施工后的維護(hù)工作有很大幫助。 從整體的光纖通信技術(shù)來說,激光脈沖、濾波和APD技術(shù)的使用使得整個(gè)檢測系統(tǒng)的數(shù)值更加準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)反饋更加高效及時(shí),信息波動(dòng)規(guī)律的計(jì)算相對準(zhǔn)確,受環(huán)境影響的程度較低,提高數(shù)據(jù)采集和分析的準(zhǔn)確性,提高警報(bào)發(fā)布的及時(shí)性。 參考文獻(xiàn): 1魏鵬.光纖傳感技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景J.山東電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào), 2010. 2張笑,柳陽.傾斜光纖光柵傳感器研究