光纤光栅传感产品宣传资料
光纤光栅传感产品宣传资料
1. 光纤光栅传感技术原理
光纤布喇格光栅(FBG)的原理是由于光纤芯区折射率周期变化造成光纤波导条件的改变，导致一定波长的光波发生相应的模式耦合，使得其透射光谱和反射光谱对该波长出现奇异性。
基于光纤光栅传感器的传感过程是通过外界参量对布喇格中心波长的调制来获取传感信息，这是一种波长调制型光纤传感器。布喇格光栅传感器的传感原理是：根据光纤耦合模理论，宽带光入射光纤，将产生模式耦合，当满足布喇格条件时，光栅将起到一个反射镜的作用，反射回一个窄带光波（其余的光波从光栅的另一端透射出去）如图1所示，该窄带光波的中心波长即为光栅布喇格波长
λB ，即：
λ
B
=2n eff Λ
当光栅受到外界温度、应变等作用时，Λ和n eff 都受外界环境影响而发生变化∆Λ和∆n eff , 导致符合Bragg 条件的反射波长发生位移∆λB 。对上式微分可得：
∆λB =2∆n eff Λ+2n eff ∆Λ
上式即为光栅传感检测的机理，通过检测满足Bragg 条件的反射波中心波长发生位移∆λB 来检测作用在光纤上的温度、应变等外界被测信号。
I
λ
2．光纤光栅传感监测系统的特点
光纤光栅传感监测系统由光纤光栅传感器、传输光纤和光纤光栅解调仪三大部分组成，其主要特点如下：
（1）测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响，具有很好的长期使用稳定性和抗干扰能力；
（2）能方便的使用波分复用技术在一根光纤中串接多个光纤光栅进行准分布式测量；
（3）传感器本身不带电，本质防爆，适合于易燃、易爆等危险物品检测；对电绝缘，适合于高电压场合检测；
（4）传感器结构简单、体积小、质量轻、适合埋入大型结构中，可测量结构内部的应力、应变及结构损伤等稳定性、重复性好；
（5）具有非传导性，对被测介质影响小，又具有抗腐蚀、抗电磁干扰及抗雷击的特点，适合在恶劣环境中工作；
（6）传感器与光纤之间存在着天然的兼容性，易于光纤连接、低损耗、光谱特性好、可靠性高；
（7）可以在一根光纤中写入多个光栅，构成传感器阵列。与波分复用系统相结合，实现准分布式传感； （8）高灵敏度、高分辨力；
（9）传感信号可远距离传输，便于实现实时、在线测量。
3. 光纤光栅传感产品简介
（1）NFW 系列光纤光栅温度传感器
产品描述：
光纤光栅温度传感器可以埋入被测物体的内部或者将其粘贴于被测物表面进行温度监测。光纤光栅温度传感器通过其内部敏感元件—光纤光栅所反射的光信号中心波长的移动量来监测温度值，测量不受光源波动及传输线路弯曲损耗的影响。同时传感信号可通过光纤进行远程传输，监测现场无需任何电气设备。 在电力领域安全监测中，采用耐高压材料封装光纤光栅传感器，安全可靠。
应用领域：
水利水电工程安全监测 石油储罐感温火灾监测 电力电缆、开关柜温度监测 桥梁工程安全监测
交通隧道感温火灾探测 航天、军工、矿业等
（2）NFS 系列光纤光栅应变传感器
产品描述：
光纤光栅应变传感器可以用于测量混凝土、钢结构等的表面或者内部应变。同时传感信号可通过光纤进行远程传输，监测现场无需任何电气设备。
技术指标：
应用领域：
水利水电工程安全监测 桥梁、隧道应变监测 大型结构、建筑应变监测
航天、军工、矿业等
（3）NFR 系列光纤光栅钢筋计（锚杆应力计）
产品描述：
光纤光栅钢筋计可以用于监测混凝土建筑物中钢筋应力或者支护工程中的锚杆应力。同时传感信号可通过光纤进行远程传输，监测现场无需任何电气设备。
应用领域：
水利水电工程安全监测 大型混凝土结构建筑安全监测
（4）NDA1911光纤光栅传感解调仪
产品描述：
光纤光栅传感解调仪主要用于各种光纤光栅传感器的测量，可以以图形和数字的形式直接显示被测的物理量值以及变化趋势，可同时测量多只传感器。
4. 解决方案
（1）电力设备（电缆、开关柜等）在线温度监测解决方案
电力系统中，由于设备老化损坏所引起的停电或火灾事故中，有相当一部分是由于温度过高过热引起的．而温度往往是一个逐步积累上升的过程，如果能对易发生热故障的电气设备的温度变化进行跟踪检测并及时发出警报，无疑会给电力系统的安全带来极大的保障．电气设备的过热故障可分为两类：外部热故障和内部热故障．电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成隐患．内部热故障一般都发热时间长而且较稳定，与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递，使局部温度升高，因此，可以通过检测其周围材料的温升来诊断高压电气设备的内部故障．
多年来，在电力设备的安全运行中采取了不少安全措施和新技术，但仍然存在一些隐患，在电厂与变电站内电缆桥架、电缆隧道、电缆沟、开关柜、变压器、电阻排等设备在长期的高雅中发热而老化引起的火灾事故仍有发生。传统电传感器无法在高压环境下使用，红外监测传感器虽然解决了电磁干扰的问题，但红外线传感器是一种非接触测量，受周围环境干扰较大，红外测温探头在安装上有一定困难，而且无法做到实时在线监测。
光纤光栅传感器本身不带电、本质防爆、抗强电磁干扰、防雷击、体积小、重量轻，能防爆使用波分复用等技术形成准分布式传感网络，因此在电力设备在线温度监测领域具有较大的优势。
高压电缆隧道中发生的绝大部分事故都是因为电缆接头出现了异常，光纤光栅温度在线监测系统主要可以应用于：
● 电缆接头的温度监测
● 电缆两头的GIS 开关接头温度监测 ● 电缆拐弯处的温度监测 ● 电缆隧道的消防探测
电缆接头是最容易出现温度异常的地方，可将光纤光栅温度传感器直接布设在电缆接头处，同时可在电缆敷设的拐弯处、GIS 开关上、母线排等部位布设传感器，用于监测温度。
目前，大量的变电站均为无人值守变电站，变电站内开关柜为全封闭式，运行中的开关柜很难发现内部元件温度升高的现象，而由于设备老化、内部触头接触不良，插接偏心不正等原因导致过热致使重要元件烧损的事故频有发生，在开
关柜高压触点安装温度实时安全监测传感器可有效监测开关柜内状态，将隐患提前消除。
大型变压器绕组低温、过热问题是制造和运行部门都十分关注的问题。温度偏高或者偏低运行，都会导致变压器的寿命大幅降低，当温度过高时，周围的油气会分解出气体，还会对变压器的安全运行造成威胁。在靠近绕组附近导线部分布设温度传感器，可直接测量绕组热点温度，精确定位温度异常点。
光纤光栅温度监测系统主要包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅传感解调仪以及传输光缆、接头盒等。
光栅温度传感器布设于温度监测的现场，如电缆接头处、开关柜触点、变压器绕阻处等部位，根据现场情况，传感器固定使用专用的夹具或者用高压绝缘胶带固定。
光纤光栅传感解调仪放置于中控室，通过光纤接续盒引出多芯光缆与传感器想连接，对传感器返回的光信号进行解调并输出温度值，根据要求进行数据输出和报警。
（2）石油储罐感温火灾监测解决方案
光纤传感技术具有本征安全防爆、抗电磁干扰、现场不带电等独特优点，是石油系统安全监测的理想监测系统，可用于石油储罐（外浮顶、内浮顶、拱顶等）的感温火灾监测。
根据现场情况和设计要求，可在储罐上每隔6~10m布设一个光纤光栅温度传感器，如果储罐较大，可用双环的方式进行布设，反之则可用单环方式布设，传感器一般安装在浮排密封圈附近（外浮顶）、储罐内部（内浮顶和拱顶），一般采用机械夹具固定。串联传感器的光缆从罐顶布设至罐底后，通过光纤接线盒连接进入多芯传输光缆，将信号传输至远端的控制，并接入光纤光栅传感器解调仪，解调仪将信号处理后，根据预设的条件进行动作，并将信号接入消防系统中。
该系统具有以下特点：
● 精度高：传感器测量精度可达±0.5℃ ● 可组成准分布式网络，适合罐群的在线监测 ● 精确定位
● 相应速度快，确保隐患能被及时消除
● 安全性高：需要供电的传感解调仪远离现场，传感器本身无需供电
（3）水利水电工程（大坝及其附属水工建筑物）安全监测解决方案
光纤光栅传感监测系统具有多点同时测量、体积小，不影响建筑物自身结构、抗电磁干扰、防雷击等特点，可用于大坝及其附属水工建筑物的应力、应变、温度、渗流渗压的自动化远程在线监测。
混凝土的温度监测室大坝安全监测的一项重要内容，大体量的混凝土在水化过程中不同部位产生的温差是需要监测和控制的，它对混凝土的质量控制起着及其重要的作用，在混凝土浇筑过程中将传感器埋设进去，可实时在线监测混凝土内中心温度，当中心温度与表面膜下温差达到一定值时，需采取相应措施。
光纤光栅传感器安装在大坝、边坡、廊道等设计要求位置，传感器的数量和要求根据工程实际需要而确定，安装在附近位置的传感器串接使用，光纤光栅传感解调仪放置于监测室内，可将监测数据储存并远程传输。
（4）桥梁安全监测解决方案
随着交通建设的不断发展，大型桥梁的交通流量与日俱增，仅靠人工监测和巡查已经无法满足桥梁养护的要求，近年来，也频发一些桥梁安全事故，桥梁在线安全监测具有十分重要的意义。
桥梁安全监测主要有以下几个方面：
● 桥梁的温度分布监测
通过对主梁和索塔上代表性断面进行温度监测，可以计算温度对桥梁应
力和变形的影响，以便对桥梁的安全状态做出更加符合实际的判断。
● 主梁的应力监测
斜拉索桥的主梁是车辆及人权载荷的承重结构，直接受到活载的影响，易因局部荷载国中导致损伤，通过对主梁的应力监测，可以了解桥梁主要受力部件的状态，对于判断桥梁的疲劳状态十分必要。
● 桥梁变形监测
恒定载荷作用下主梁轴线位置的安全状态时桥梁整体安全状态的重要标志之一，活动载荷作用下主梁的挠度既可衡量桥梁的整体刚度，又能反映桥梁上的实时载荷情况，因此，通过对桥梁的变形监测可以整体把握桥梁的安全状况。
5. 联系方式
联 系 人：王军涛
地 址：胜利西路9号院区2401
电 话：025-83096909