光栅解调仪

光纤光栅测温系统（电力 石化）作者：曹虎 邮箱caohu666@126.com 手机：13581899064 座机：010-58858423-111一引言背景随着现代工业化的蓬勃发展，自动化管理水平也越来越高，我们所研究的ts125测温系统就是针对当前 电力行业 石油行业 屡次发生火情隐患，号召国家政策而开发的一套全方位测温系统。在温度监测中，温度传感头通常安装在户外，并且在电力方面还会有很强的电磁干扰，环境比较恶劣，传统测温技术如红外线测温、热电耦、热电阻、半导体温度传感、感温电缆等技术由于受各种因素的影响，经常会产生误差大、漏报、误报等现象。TS125 系列工业热点监测系统可在各类恶劣环境中，，进行实时、准确、安全、方便的温度监测。光纤光栅传感器作为目前国际上最新一代的光纤传感器，具有本质防爆、抗强电磁干扰、电绝缘性好、防雷击、高精度、重量轻、体积小，能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个光纤光栅温度传感器进行分布式测量等优点。因此受到了世界范围内的广泛重视，并进行广泛应用。系统功能说明本系统采用最新工艺生产技术，长期稳定性好，使用寿命长；光纤光栅信号处理器采用国际最先进地数字化解调技术，具有大容量实时在线信号采集处理和自检功能；监控计算机用户组态画面，可生动地显示传感器运行状况；系统可以综合各种安全监控参数，进行分析，有利于及时发现事故苗头，及时安全控制，实现生产和安全的双重监控功能。 从传感器到控制室感温测量及信号传输全部采用光信号，实现无电检测，本质安全防爆； 管理模块可实时显示各传感器的位置、温度信息，用户可通过此界面直观地了解设备的安全情况。报警时发生报警的传感器位置转为红色并闪烁。如系统配置声光报警器，则声光报警器同时动作； 光纤光栅感温火灾探测信号处理器可根据用户要求，设置预警和报警两种温度监测。并输出控制触点信号，作为报警和火灾情况，可与消防系统联动，及时进行检修； 监控计算机上的组态软件，在线显示开关柜温度变化并进行声光报警二 电力温度在线监测系统1测温系统重要性国电发［２０００］５８９号文说，做好防止电力生产重大事故的措施，是保证电力系统安全稳定经济运行的重要条件，是制造、设计、安装、调试、生产等各个单位的共同任务。因此，各有关方面都应认真贯彻落实二十五项重点要求。本重点要求并不覆盖全部反事故技术措施，各单位应根据本要求和已下发的反事故技术措施，紧密结合各自实际情况，制定具体的反事故技术措施，认真贯彻执行。 随着现代电力工业不断向着大机组、大容量和高电压的迅速发展，运行条件更加苛刻，故障率逐渐增加，排除故障时间越来越长，造成的经济损失越来越大。为了保障发电和输变电系统的安全、，国内外电力行业普遍对电力设备运行的可靠性，提出了越来越高的要求。所以，对电力设备运行状态的在线检测、故障诊断和及时维修日益受到人们的高度重视。在电厂与变电站，有大量的室内室外高低压开关设备、变压器、电阻排、母线、隧道电缆、地下电缆，这些电力设备在长期的运营中会由于各种原因引起温度的异常而导致各类事故的产生。以电缆为例，美国在1965~1975年统计有3285次电气火灾事故，直接损失约4000万美元。 日本曾对电力、钢铁、石油化学、造纸等工厂企业调查，有78%的单位发生过电缆着火。近20年来，我国火电厂发生电缆火灾140多次，有24个电厂发生过2次及以上电缆火灾事故，造成直接和间接损失达50多亿元。引起火灾的原因分析2引起火灾原因分析引起电缆沟火灾的直接原因是电缆过负荷 电缆中间头过热两个诱惑。电缆过负荷是设计上人为过错可避免，而电缆头过热是物质上的问题是无法预测的。这时需采用测温系统来解决三 石油在线温度监测系统根据中华人民共和国国家标准中第7．8．1条 石油化工企业必须设置火灾报警系统。消防站内应设接受火灾报警的设施。可也看出防止火灾的重要性。我们的测温系统关于石油行业主要有以下几点：油罐测温 输油管道井下测温 地热井1油罐介绍石化系统，大型储罐属于易燃易爆场所，在火灾发生的初期能及时进行预报，采取相应措施，可以将事故损失降低到最低。但是，由于技术的原因，配套设施始终没有得到根本的解决，火灾事故时有发生，因此对大型储罐进行温度火灾探测受到关注与重视。光纤光栅感温火灾探测系统使用光栅作为温度检测单元，其性能稳定，可靠性高；采用光纤进行信号传输，本质安全防爆；检测探头进行灵巧性设计，结构简单，可以进行带油无电安装，安装与维修方便；同时系统设计时充分考虑了现场使用的特殊性，现场测量单元能够有效地耐油防腐。在镇海炼油化工股份有限公司的使用过程中，光纤光栅感温火灾探测系统运行正常。传统的电传感器虽都符合防暴标准，但在某些情况下仍然可以成为点火源。因此，光纤光栅感温火灾探测系统在石油、化工等部门具有良好的应用前景，必将成为易燃易爆场合下温度火灾探测的理想产品。2油井介绍长期监测油井温度，测量次数不受限制减少关井次数，增加原油累计产量减少修井作业，减少原油泄漏对人员和环境所造成的危害自控系统自控系统在罐区、汽车发油区设监控分站，各监控分站之间采用工业以太网连 接，实现信息共享。在行政区设一监控管理总站，监控管理总站可以对各监控分站进行监控，从而管理整体的生产情况。。储备管理信息化系统储备管理信息化系统共分为自控、安防、网络三大系统。自控系统与安防系统在监控管理总站通过局域网实现信息共享，对各个监控点实行授权管理，以确保整个系统的安全性。同时各个系统都具有独立性，当监控管理总站出现故障时，自控监控系统、安防监控系统能独立工作。

TS125光纤光栅粮库测温系统作者：曹虎010-58858423-111 13581899064 caohu666@126.com系统简介：随着大型粮食专储房仓的不断增加,粮库实时在线多点温湿度监控和防火监控愈来愈重要。这时必须采用寿命长，精度高、无零漂、本质安全防暴、体积小维修更换方便、扩容性好的监测系统来完成这项艰巨的任务。一般的传感器采用电信号满足不了以上要求，因此我们开发了TS125光纤光栅测温系统。TS125工业热点监测系统可在各类恶劣环境中，进行实时、准确、安全、方便的温度监测。光纤光栅传感器作为目前国际上最新一代的光纤传感器，具有本质防爆、抗强电磁干扰、电绝缘性好、防雷击、精度高、重量轻、体积小，系统采用波分复用技术能方便的在一根光纤中串接20个以上光纤光栅温度传感器进行分布式测量等优点。因此受到了世界范围内的广泛重视，并进行广泛应用。本系统可以实现网络化，在服务器端可以显示出每一点的温度。本系统实现网络话可采用两种方式进行连接，一种为有线方式可达50km远远大于传统的传输距离，另一种为无线（GPRS）方式。由于一个大型的粮库往往面积很大，需要很多点的温度测量和湿度测量，如果采用有线连接方式，则布线复杂，连接不便，使得系统增加测量节点很不方便，而且会使工程量很大。如各个测量节点都采用无线连接，这使得安装非常方便，而且增减测量节点很容易，工程量很小。 本系统通过计算机检测粮食储备库中粮食的基本情况（包括温度、湿度等）；以多种方式（数字、三维图形、表格等）显示和打印温湿度信息，并将全部数据保存于硬盘内备查，配合其它粮情（如入仓时间、品种、仓型、熏蒸记录等）管理软件进行综合分析，增加储备粮安全，使粮库管理实现自动化、智能化。 整个系统采用集散式设计，两级控制：第一级控制主机放在微机室，管理多达上百个分机，通过通讯光缆缆连接若干分机；第二级分机安装在粮仓，每台分机连接温度传感器。主分机间通讯最大距离不大于五十公里，系统采用星型或环型方式布线、维护简单、工作稳定。硬件采用工业级原器件设计，可靠性高、检测速度快，精度高。系统功能说明本系统采用最新生产工艺，长期稳定性好，使用寿命长；光纤光栅信号处理器采用国际最先进地数字化解调技术，具有大容量实时在线信号采集处理和自检功能；监控计算机用户组态画面，可生动地显示传感器运行状况；系统可以综合各种安全监控参数，进行分析，有利于及时发现事故苗头，及时安全控制，实现生产和安全的双重监控功能。 ◎.从传感器到控制室感温测量及信号传输全部采用光信号，实现无电检测，本质安全防爆；◎管理模块可实时显示各传感器的位置、温度信息，用户可通过此界面直观地了解设备的安全情况。报警时发生报警的传感器位置转为红色并闪烁。如系统配置声光报警器，则声光报警器同时动作；◎.光纤光栅感温火灾探测信号处理器可根据用户要求，设置预警和报警两种温度监测。并输出控制触点信号，作为报警和火灾情况，可与消防系统联动，及时进行检修；◎.监控计算机上的组态软件，在线显示温度变化并进行声光报警◎.网络分析仪具有丰富的输出方式设置功能，以及控制权限限的设置功能，用户可随时根据需要通过按键更改、设置。◎仪表具有软、硬件保护措施，使仪表具有较高的安全性、稳定性。◎.光纤光栅传感器使用寿命较长一般为15-30年，这样可以减少维修的成本。◎ 实时检测、定时检测、本地检测、联网管理；◎ 温度测量、湿度测量、；◎ 动态数字、图形显示、表格显示；◎ 单仓报表打印、汇总报表打印；◎ 自动检测故障，自动隔离，◎ 超温、超湿报警◎ 低压直流24V供电◎本质防雷，确保可靠◎ 全封闭外壳设计，防雨、防尘，适合室外安装◎ 历史事件记录功能，方便查询适用范围： TS125粮仓温度监测系统是我中心研发的具有国内先进水平的一个大型项目，适用于由房式仓、筒式仓、浅圆仓等仓型构成的大中小粮库，也适用于工业、农业上实时检测环境温度。该系统长期运行稳定、监测数据准确。操作软件是基于windows环境编写的应用程序，测温软件实用、操作简单，另外可与粮库储运管理系统集成在一起构成粮库综合管理系统，亦可独立安装成为独立系统。技术指标 供电电源：220VAC±10％环境温度：主机0℃～50℃环境湿度：20％～98％RH 温度检测范围：－30℃～＋200℃ 温度检测精度：±0.1℃测温重复误差：±0.2℃ 湿度检测范围： 90％RH 以内检测速度：一秒种循环一次主机与分机之间最大传输距离：不大于50Km 最大测温点数：无限 最大测湿点数：无限防尘，防水，抗雷电，抗熏蒸腐蚀

光栅作为重要的分光器件，它的选择与性能直接影响整个系统性能。光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。刻划光栅是用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成；复制光栅是用母光栅复制而成。典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。全息光栅通常包括正弦刻槽。刻划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱范围广，杂散光低，且可作到高光谱分辨率。◆如何选择光栅选择光栅主要考虑如下因素：1、光栅刻线，光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率，刻线多光谱分辨率高，刻线少光谱覆盖范围宽，两者要根据实验灵活选择；2、闪耀波长，闪耀波长为光栅最大衍射效率点，因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实验需要波长附近。如实验为可见光范围，可选择闪耀波长为500nm；3、使用范围，3、光栅效率，光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高，信号损失愈小。为提高此效率，除提高光栅制作工艺外，还采用特殊镀膜，提高反射效率。◆光栅方程反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽，一系列平行刻槽的间隔与波长相当，光栅表面涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对某波长，在大多数方向消失，只在一定的有限方向出现，这些方向确定了衍射级次。如图所示，光栅刻槽垂直辐射入射平面，辐射与光栅法线入射角为α，衍射角为β，衍射级次为m，d为刻槽间距，在下述条件下得到干涉的极大值：Mλ=d（sinα+sinβ）定义φ 为入射光线与衍射光线夹角的一半，即φ=(α-β)/2；θ 为相对于零级光谱位置的光栅角，即θ=(α+β)/2,得到更方便的光栅方程：mλ=2dcosφsinθ从该光栅方程可看出：对一给定方向β，可以有几个波长与级次m 相对应λ 满足光栅方程。比如600nm 的一级辐射和300nm 的二级辐射、200nm 的三级辐射有相同的衍射角，这就是为什么要加消二级光谱滤光片轮的意义。衍射级次m 可正可负。对相同级次的多波长在不同的β 分布开。含多波长的辐射方向固定，旋转光栅，改变α，则在α+β 不变的方向得到不同的波长。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/03/201703121735_01_1841897_3.jpg