TGW-380D光纤光栅信号处理器内部培训手册.docx

TGW-380D线型光纤感温火灾探测系统

操作手册

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TGW-380D线型光纤感温火灾探测器培训手册

目的

让现场技术人员对TGW-380D光纤光栅信号解调系统的构成及工作原理有肯定的了解，并彻底把握其相关调试方法。

工作原理及应用

TGW-380D光纤光栅感温火灾探测系统是继TGW-100D后公司开发的又一种型火灾探测系统，同TGW-100D一样也是以光纤作为信号的传输与传感，利用布喇格光栅的温度敏感性和光的反射原理，实时探测沿光纤光栅感温点的温度变化状况，超限时能声光报警。不同之处主要是操作系统使用Windows2023系统，增加了一个1295定位光栅，具有网络通讯功能，且由原来4个通道扩展到8个通道。该产品适用于隧道、石油、天燃气管道、化工、冶金、电力、消防、能源、仓储、军工、核工业等场所。

1光纤光栅探测技术

光纤光栅传感技术

光纤布喇格光栅是利用光纤芯层材料的光敏特性，通过紫外激光曝光的方法，使一段原来沿光纤轴线均匀分布的光纤纤芯折射率发生周期性永久转变〔其周期在几百纳米数量级〕形成的一种光栅构造的光学器件，简称光纤光栅。

当宽带光通过光纤光栅时，光纤光栅会对此入射光进展选择性反射，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〔带宽通常约为0.1～0.5nm〕，此中心波长称之为布喇格波长λ，在外界参量(如应力、温度等)发生变化状况下，光栅栅距(d)发生变化，布喇格波长λ也随之发生变化，因此，通过准确地测量光栅反射光的布喇格波长λ的变化量，就可以获得光纤光栅处所测物理量。其传感原理如以下图2.1所示：

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光纤光栅测温系统

图2.1光纤光栅传感原理图

光纤光栅感温火灾探测系统包括感温火灾探测器和火灾探测信号处理器。探测器中探测单元环境温度发生变化时，由探测单元保护管经导热感温元件传导到测量光栅，导致布喇格波长发生变化。火灾探测信号处理器通过探测此波长的变化获得环境温度，从而到达温度传感的目的。其构造示意图如图2.2所示:

被测参量

测点1

测点1

测点2

测点3

测点n

光纤F-P腔

光

源

波

解

长

带

调

宽

器 λ1

测点1

λ2

测点2

λ3

测点3

λn 波长

测点n

图2.2光纤光栅感温火灾探测系统构造图

图2.2中，光纤光栅感温探头分别布设在各个探测点上，感温传感信号通过光纤和波长解调系统送到计算机中进展推断处理。波长解调系统为光纤光栅温度

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监测报警系统的解调局部，它包括宽带光源、光分路器、标准恒温解调器、波长调整设定单元、光探测器以及相应的电子电路，能够牢靠地实现现场信号实时检测，同时输出两级报警掌握信号。

光纤光栅传感器的优点

波长编码，不受光源的光强波动影响，稳定性好；

可以制备成应力、应变、温度、振动等多种传感器；

光纤传输，适合远距离监测；

抗腐蚀、抗电磁干扰，适合各种恶劣工程环境监测；

精度高、灵敏度高、区分率高；

构造简洁、易于埋设；

一根光纤中写入多个光栅，易于实现分布式自动化在线监测；

对电绝缘，适合高电压场所。

技术难点

相对于光纤喇曼散射的测温技术，光纤光栅测温技术具有明显的优势，它不仅测量距离远，而且响应速度快，精度高，稳定性好。由于承受的是波长编码和波分复用技术，在一根光纤中写入多个光栅，其带来的波长解调系统也较为简单，尤其是其关键解调器件始终受国外技术的封锁，在国内很难推广运用。目前国内唯有武汉理工光科通过自主研发的全同光纤光栅专利技术有效地解决了光纤光栅多区波分复用的技术难题，其组合式角调谐波长专利更打破了国外技术垄断，为多通道同步监测技术实现快速准确的火灾报警系统打下了坚实的根底。

光纤感温火灾探测技术比较

与光纤喇曼散射感温火灾探测技术相比,光纤光栅感温火灾探测技术承受的是波长调制技术，这一传感机制的技术优势如表2.1所述：

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基于以上技术优势,光纤光栅传感技术受到了世界范围内的广泛重视,并且已经取得了持续和快速的进展。据不完全统计,国外光纤光栅传感器已经在市政工程、电力、航空航天、船舶、医学、核工业、石化、水利、采矿业等多个领域获得了应用。光纤光栅感温火灾探测技术已在我国石化、电力等行业得到广泛应用,在石化行业大型油库火灾报警系统已有90%承受光纤光栅感温火灾探测技术。

光纤光栅传感技术的工程应用及市场前景

作为一代的传感技术，光纤光栅传感技术应用格外广泛，几乎涉及国民经济各个行业领域，不仅可以应用在易燃易爆、电磁场干扰、大型工程长期安全监测等传统的传感技术难以涉足的场所，还可开发应用于航