分布式光纖測溫系統
分布式光纖測溫系統的原理是利用OTDR光時域反射原理和喇曼散射原理設計而成。測溫主機在光纖中注入一定能量和寬度的激光脈沖,它在光纖中傳輸的同時不斷產生后向散射光波,這些后向散射光波的狀態受到所在光纖散射點的溫度影響而有所改變,將散射回來的光波經檢測解調后,送入信號處理系統便可將溫度信號實時顯示出來。
分布式光纖測應變及溫度系統
分布式光纖測應變及測溫系統包括兩臺激光器(一臺連續光,一臺脈沖光)分別從同一根被測光纖的兩端輸入。當兩臺激光器的頻率差與光纖的布里淵頻率相同時,兩束激光在光纖內部發生強相互作用并增強光纖中已產生的聲波(聲子),使得布里淵信號容易定位檢測。沿光纖測量應變和溫度時,通常需要掃描頻差(拍頻)繪出布里淵頻譜,通過分析該頻譜以獲得應變和溫度信息。
分布式光纖測振動系統
分布式光纖振動在線監測系統基于相位敏感光時域反射計的工作原理,以光纖作為信號傳輸介質及信號傳感介質,持續采集外界振動信號,具有分布式、高靈敏度、高空間分辨率監測范圍廣的優點,在光纜沿線振動方面極具潛力。在光纖沿線上所發生的振動位置由于彈光效應,相應位置的折射率將發生變化。這將導致該處光相位發生變化。相位的變化將引起后向瑞利散射光光強發生變化。
還有一種振動監測系統是基于相位調制型的,這種系統應用范圍有限,其空間分辨率不高,但其探測距離比較長。
(例)光纖光柵溫度監測應用
光纖光柵測溫系統是利用光纖材料的光敏性在光纖纖芯形成的空間相位光柵來進行測溫的,光柵光纖傳感器的傳感過程是通過外界參量對布拉格光柵中心波長的調制來獲取信息,是一種波長調制型光纖傳感器。在科研和工程技術中,有許多場合需要確定溫度的分布,在大型電力變壓器內部的溫度場分布,橋梁、大壩、倉庫、大型建筑、隧道、高壓容器、航天器機身等的溫度分布。電子、冶金、化工等許多行業的生產中,也都需要對多個溫度點同時進行監控,如測量存儲易燃、易爆或其它物質的大型存儲罐的溫度分布,結構復雜的大型設備以及回轉設備的溫度分布等。傳統的電子溫度傳感器不能工作在強電磁環境中,也不宜在易燃、易爆環境或腐蝕性環境中工作,對于傳統電子溫度傳感器實現溫度的測量還存在難于安裝、難于布線、難于維護的問題。
光纖光柵監測系統
光纖光柵傳感器屬于光纖傳感器的一種,基于光纖光柵的傳感過程是通過外界物理參量對光纖布拉格波長的調制來獲取傳感信息,是一種波長調制型光纖傳感器。這些傳感器主要包括光纖光柵應變傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、沉降傳感器、傾斜傳感器等等,可測量溫度、壓強、應變、應力、流量、流速、電流、電壓、液位、液體濃度、氣體組成成分等等。
(例)光纖光柵振動監測應用
光纖光柵機械振動監測系統通過對傳感器返回的實時振動信號做快速解調,從而實現了振動頻率、加速度、振幅等多參數在線監測與遠程傳輸,同時提供了完善的數據分析與顯示功能。該系統可有效應用于各類發電機、煤礦通風機等機械設備的振動監測中,為機械設備的故障診斷提供了系統支持。
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激光光譜物質分析檢測儀器
該光譜分析儀器,使用高能激光脈沖在被分析材料表面形成高強度等離子體,采集光譜進行分析。該儀器具有測量速度快、實時性好、多元素同時分析、安全性好、可遙測。
通過利用高能脈沖激光器、快速光譜儀等等部件可以進行分析元素周期表中幾乎所有的元素,對分析對象表面的破壞只有微米量級(在工業中可以認為是無損檢測),同時還具有分析速度快、測量精度高、靈敏度高、可多元素同時測量、抗污染、無輻射、成本低及安裝簡易等特點,并且由于激光具有獨一無二的高相干性和高方向性,因此該技術可以作為對各種礦產物質(包括各種粉末顆粒元素含量分析)中各種目標元素含量進行快速檢測的最佳選擇。其特點就是:可以進行遙測,可以同時進行多元素光譜分析,系統響應時間快(30秒以內),準確率高,精度高,樣品可進行現場分析,無需事先進行萃取和制備。
應用領域:主要應用于發電電廠、煤炭品質分析、勘探、冶金、地質、環保等等行業物質元素的分析。
其中一個主要方向預計用于開發出適用于地質勘探開發及礦產物質搜尋等現場環境中應用的、基于該激光技術的激光在線遙測設備,以減少污染排放,提高樣品分析質量。測量過程簡便快捷:傳統分析法工序復雜且耗時長,無法滿足工業控制的時效性;光信息測量技術具有分析簡便、快速,無須煩瑣的樣品前處理過程;對樣品尺寸、形狀及物理性質要求不嚴格,可分析不規則樣品。
可分析導體、非導體材料,以及難熔材料;可測定固態樣品。
激光光譜氣體分析檢測儀器
在光的照射下,氣體吸收光能后在不產生發光及光化學反應而被激發到高能態,在退激過程中主要為無輻射躍遷,氣體吸收光轉化為熱能,氣體的內能增加導致熱膨脹。若入射光的強度被調制,由此產生隨時間變化的彈性應力波即光聲信號,該光譜儀就是通過測定這種聲波來獲得物質的光學和熱學信息的一種檢測方法,同時也獲得了光與物質相互作用的特性。
共由激光模塊等四部分組成。其中,激光模塊的數個工業級標準封裝激光器的波長分別對應數種被探測氣體,這幾種能夠代表被檢氣體特征的氣體特征吸收譜線,數個光纖激光器的出射光束首先進入的光纖分束器,有一定能量的光(參考光)被送進參考模塊的吸收池中,而其余能量的光(探測光)被送入光開關,并由光開關進行路徑選擇,被選擇的激光束經過光纖耦合準直透鏡準直后,通過耦合透鏡被耦合進入探測模塊的光學腔內,從光學腔出射的光經透鏡匯聚在光電探測器上,產生的腔透射峰的鑒頻信號被反饋到腔鏡的某種特殊材料上,用以完成腔和激光頻率之間的鎖定。探測到的信號經過前置放大器后,被送入數據分析模塊的某種放大器中進行解調,從而得出與氣體濃度相關的二次諧波2f信號和直流DC信號,并最終得出濃度信息。
特點:精度非常高,可以同時檢測多種氣體成分,可檢測氣體的種類可以任意方便的進行調整和設置,系統動態響應速度快,無需標定,設備體積小,功耗低,技術后期拓展空間大、還可進行遠程非接觸測量,特別適合應用于惡劣環境中的遠程分析,可進行原位微區分析,該儀器適應環境能力很強。
應用領域:主要應用于石油石化、化工行業、冶金行業、環保領域、醫療設備、煤炭行業和電力行業的微量多組分氣體檢測。
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