采用光纤光栅进行温度测量,是利用光纤光栅波长解调系统检测光栅反射光中心波长的变化值"在系统制作过程中,一个回路中检测光栅的数量(检测探头的数量)是有限的,受以下因素影响:
i目前光纤光栅波长解调系统的光源带宽是有一定限度的,其可使用的有效宽度为
50nm一60nm;
ii一般情况下,光栅受温度影响率为2如m/e(常温);
iii光纤光栅波长解调系统检测的光栅反射波虽然为窄带波,但有一定的宽度,一般为0.Znm~0.3nmo
由于以上原因,在制作多点光纤光栅火灾报警传感器时,各检测探头之间的光栅中心波长必须严格控制,并且制作时的备选光栅数量多,才能满足实际使用需要"图4一2一1给出的是一组光栅制作的火灾报警传感器,2#!3#光栅间的间距为2.oomn,1#与2#光栅间的间距为1.smn"当所有光栅同时受到相同温度影响时,系统会正常工作,但是,如果只有1#光栅受到温度影响(例如温度上升100e)时,系统解调将会出现混乱现象,1#光栅与2#光栅将会重叠,系统无法正常工作"利用上述方法制作的光纤光栅传感器检测探头数量理论上可以达到30个,然而在目前的制作水平下,一般检测探头数量为20个左右".
在光纤光栅火灾报警系统中,火灾探测点当然是分布越广!数量越多,预警效果就会越好"特别是在大型油罐等易燃易爆场所,按规定一般火灾探测需要5一8米布设一个探测点,因此需要进行火灾探测的点数会随着监测面积的增大而剧增"在5万立方米的大型原油储罐(直径为60米)上,一般要求检测探头数量不少于38个,上述方案远远满足不了用户的需求"。
由于本课题研究的是火灾报警问题,在实际应用中,我们更关注的是被测量现场的最高温度,只要对测量现场的最高温度进行检测并给用户进行及时的提醒与报警,就可以满足现场的实际使用需求"因此,根据大型石油储罐等场所火灾监测运行的情况,为了有效解决单回路多点检测问题,我们在国内外首次提出了全同光纤光栅的概念,创造性地利用全同光纤光栅技术,使用全同光纤光栅为传感元件实现无电监测的方式,将整个监测场所在宏观上看成一个监测数据点,使传感器复用数量大幅度提高,满足了用户需求,成功地解决了应用难题"。
全同光栅是指一套系统中所有测量光栅的中心波长是完全一致的,这种技术使感温探头的复用数量能根据现场实际使用需要确定,而不受光源带宽的影响"理论上,如果不考虑光源能量的限制(这种限制相比波长的限制更容易提高一些),全同光纤光栅复用数量可以是无限多的"另外,由于全同光纤光栅系统中只需要解调单一波长,因此解调快速!方便就成为全同光纤光栅的另一个优点"。
图4一2一2为全同光纤光栅火灾报警系统结构示意"
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