一种分布式感温火灾探测器及探测系统技术方案

技术编号:27681604 阅读:36 留言:0更新日期:2021-03-17 03:20
本发明专利技术涉及火灾检测领域,公开了一种分布式感温火灾探测器及探测系统,该探测器包括感温光纤、激光发射器、波分复用器以及探测主机,通过激光发射器发生激光脉冲,激光脉冲沿感温光纤向前传输,激光与光纤介质相互作用,产生极为微弱的背向拉曼散射光,经波分复用器分离后由高灵敏光电探测器所探测,再经高速信号采集和微弱信号处理,得到背向散射信号光的光强比值和返回时间,从而实时获得温度分布信息。分布式光纤温度传感系统作为国内外最先进的线型火灾探测器,具有测量距离长、无测量盲区、实时测量等优点,在电力、交通隧道、地铁、石化、大坝等领域均有广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式感温火灾探测器及探测系统
本专利技术涉及火灾探测领域,具体地,涉及一种分布式感温火灾探测器及探测系统。
技术介绍
火灾探测器是消防火灾自动报警系统中,对现场进行探查,发现火灾的设备。火灾探测器是系统的"感觉器官",它的作用是监视环境中有没有火灾的发生。一旦有了火情,就将火灾的特征物理量,如温度、烟雾、气体和辐射光强等转换成电信号,并立即动作向火灾报警控制器发送报警信号。但是现有的火灾探测器不能够精确的测量出火灾发生的具体位置,而且不能够实时的测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分布式感温火灾探测器及探测系统,该探测系统具有测量距离长、无测量盲区、实时测量等优点,在电力、交通隧道、地铁、石化、大坝等领域均有广泛应用。为了实现上述目的,在一方面,本专利技术提供了一种分布式感温火灾探测器,包括:感温光纤,所述感温光纤上沿其延伸方向依次设置有多个探测点;激光发射器,所述激光发射器,用于向感温光纤的接入端发射激光脉冲,所述激光脉冲沿所述感温光纤延伸方向传输,并与各个探测点相互作用,产生微弱的背向拉曼散射光并沿感温光纤返回;波分复用器,用于将所述背向拉曼散射光分离出来;探测主机,所述探测主机通过通道与感温光纤的接入端连接,所述探测主机内置有高速信号采集单元和微弱信号处理单元,返回的被波分复用器分离后的背向拉曼散射光由探测主机所探测,并由高速信号采集单元和微弱信号处理单元进行处理,得到各个探测点的背向散射光的光强比值和返回时间,根据光强与温度的关系,得到各个探测点的温度值与温度变化率,从而实时获得温度分布信息。优选地,所述背向拉曼散射光包括温度敏感的anti-stokes光和温度不敏感的stokes光,所述波分复用器用于将所述温度敏感的anti-stokes光分离出来。优选地,所述光强与温度关系如下式:其中,Δv表示拉曼频移量,k为玻尔兹曼常数,h为普朗克常数,T为绝度温度,l为光强,α为衰减系数,A为拉曼散射光中stokes光与anti-stokes光的比值,S(T,l)为包含绝对温度T与光强l的数组;所述探测点距离计算公式为:其中,L为探测点的距离,t为激光的返回时间,c为光速。优选地,所述感温光纤的数量不大于8个,所述8个感温光纤的总长度不超过15km。优选地,所述感温光纤从内至外依次包括光纤芯、螺旋钢管层、凯夫拉层、不锈钢编织网层以及外护套。优选地,所述探测器还包括声光报警器,当探测到发生火灾时,探测主机控制声光报警器进行报警。另一方面,本专利技术还公开了一种分布式感温火灾探测系统,所述探测系统包括多个上述的分布式感温火灾探测器以及与多个分布式感温火灾探测器并联的上位机。优选地,所述探测系统还火灾报警联动模块,当分布式感温火灾探测器检测到有火灾发生时,所述火灾报警联动模块动作并发出火灾报警信号。优选地,所述探测系统还包括开关触点信号模块,所述开关触点信号模块通过中继模块或输入输出模块接入所述火灾报警联动模块。优选地,所述开关触点信号模块为继电器。通过上述技术方案,本专利技术公开了一种分布式感温火灾探测器及探测系统,该探测器利用光时域反射以及拉曼散射效应测量沿感温光纤分布的温度变化,具有测量精度高、测量时间短、测量距离长等特点,而且测量无盲区,还能够实时测量,提高安全性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术,但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1示出了本专利技术的一实施方式的分布式感温火灾探测器结构示意图;图2示出了本专利技术的一实施方式的分布式感温火灾探测器的感温光纤结构示意图;图3示出了本专利技术的一实施方式的分布式感温火灾探测系统结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限制本专利技术。请参照图1,在一方面,本专利技术提供了一种分布式感温火灾探测器,包括感温光纤1、激光发射器2、波分复用器3以及探测主机4。其中感温光纤1上沿其延伸方向依次设置有多个探测点11,激光发射器2,用于向感温光纤1的接入端发射激光脉冲,激光脉冲沿感温光纤延伸方向传输,并与各个探测点11相互作用,产生微弱的背向拉曼散射光并沿感温光纤1返回,波分复用器3用于将背向拉曼散射光分离出来,探测主机4通过通道与感温光纤1的接入端连接,探测主机4内置有高速信号采集单元和微弱信号处理单元,返回的被波分复用器3分离后的背向拉曼散射光由探测主机4所探测,并由高速信号采集单元和微弱信号处理单元进行处理,得到各个探测点11的背向散射光的光强比值和返回时间,根据光强与温度的关系,得到各个探测点11的温度值与温度变化率,从而实时获得温度分布信息。背向拉曼散射光包括温度敏感的anti-stokes光和温度不敏感的stokes光,波分复用器3用于将温度敏感的anti-stokes光分离出来。光强与温度关系如下式:其中,Δv表示拉曼频移量,k为玻尔兹曼常数,h为普朗克常数,T为绝度温度,l为光强,α为衰减系数,A为拉曼散射光中stokes光与anti-stokes光的比值,S(T,l)为包含绝对温度T与光强l的数组;探测点11距离计算公式为:其中,L为探测点11的距离,t为激光的返回时间,c为光速。通过上述两个公式分别可以检测到各个探测点11的温度与探测点11到探测主机4的距离,从而实时监控各个探测点11的温度变化,当发生火灾或即将发生火灾时,能够更好的知道火灾发生点的位置。优选地,感温光纤1的数量不大于8个,8个感温光纤1的总长度不超过15km。在本实施例中,具体设置有探测主机4上设置有四个通道,分别对应四个感温光纤11。单个感温光纤11的距离为2.5km,具体技术参数如下:测量距离:2.5KM(单通道最长10KM)通道数:4通道测量时间:1.5s/通道探测单元长度:3m取样间隔:0.4m定位精度:3m定温动作温度:60℃、70℃、85℃主机寿命:10年感温光纤:铠装结构光纤直径:3.0mm光纤接口:FC/APC操作系统:Windows通信接口:RS485开关量工作温度:信号处理单元:(-10~50)℃,敏感元件:(-40~50)℃存储温度:(-40~85)℃工作湿度:(0~95%)R.H.无凝露防护性能:IP30工作电源:DC24V±15%最大工作电流:1.2A电源过流保护:2.0A请参照图2,感温光纤1从内至外依次包括光纤芯12、螺旋钢管层13、凯夫拉层14、不锈钢编织网层15以及外护套16。探测器还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式感温火灾探测器,其特征在于,包括:/n感温光纤(1),所述感温光纤(1)上沿其延伸方向依次设置有多个探测点(11);/n激光发射器(2),所述激光发射器(2),用于向感温光纤(1)的接入端发射激光脉冲,所述激光脉冲沿所述感温光纤延伸方向传输,并与各个探测点(11)相互作用,产生微弱的背向拉曼散射光并沿感温光纤(1)返回;/n波分复用器(3),用于将所述背向拉曼散射光分离出来;/n探测主机(4),所述探测主机(4)通过通道与感温光纤(1)的接入端连接,所述探测主机(4)内置有高速信号采集单元和微弱信号处理单元,返回的被波分复用器(3)分离后的背向拉曼散射光由探测主机(4)所探测,并由高速信号采集单元和微弱信号处理单元进行处理,得到各个探测点(11)的背向散射光的光强比值和返回时间,根据光强与温度的关系,得到各个探测点(11)的温度值与温度变化率,从而实时获得温度分布信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式感温火灾探测器,其特征在于,包括:
感温光纤(1),所述感温光纤(1)上沿其延伸方向依次设置有多个探测点(11);
激光发射器(2),所述激光发射器(2),用于向感温光纤(1)的接入端发射激光脉冲,所述激光脉冲沿所述感温光纤延伸方向传输,并与各个探测点(11)相互作用,产生微弱的背向拉曼散射光并沿感温光纤(1)返回;
波分复用器(3),用于将所述背向拉曼散射光分离出来;
探测主机(4),所述探测主机(4)通过通道与感温光纤(1)的接入端连接,所述探测主机(4)内置有高速信号采集单元和微弱信号处理单元,返回的被波分复用器(3)分离后的背向拉曼散射光由探测主机(4)所探测,并由高速信号采集单元和微弱信号处理单元进行处理,得到各个探测点(11)的背向散射光的光强比值和返回时间,根据光强与温度的关系,得到各个探测点(11)的温度值与温度变化率,从而实时获得温度分布信息。


2.根据权利要求1所述的分布式感温火灾探测器,其特征在于,所述背向拉曼散射光包括温度敏感的anti-stokes光和温度不敏感的stokes光,所述波分复用器(3)用于将所述温度敏感的anti-stokes光分离出来。


3.根据权利要求1所述的分布式感温火灾探测器,其特征在于,所述光强与温度关系如下式:



其中,Δv表示拉曼频移量,k为玻尔兹曼常数,h为普朗克常数,T为绝度温度,l为光强,α为衰减系数,A为拉曼散射光中stokes光与anti-stokes光的比值,S(T,l)为包含绝对温度T与光...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴锋张文张鸿鹄李凡凡刘嘉豪徐强李仲强赵梦露许明政汪臻宋仁杰蔡志强商振宇朱志鹏李曼焦睿婷张健韬
申请(专利权)人:国网安徽省电力有限公司检修分公司国家电网有限公司
类型:发明
国别省市:安徽;34

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