光纖測溫技術利用光纖作為傳感介質，通過檢測光纖中傳輸的光信號隨溫度變化而產生的特性改變，從而實現對溫度的測量。根據傳感原理和實現方式的不同，光纖測溫技術主要分為以下幾種：

1. 熒光光纖測溫 (Fiber Optic Fluorescence Thermometry, FOFT)

• 原理：?熒光光纖測溫基于某些特定材料（通常是摻雜稀土離子的玻璃或晶體）在受到特定波長光激發后會發射出熒光的現象。熒光光譜的特性（如熒光強度比、熒光壽命等）與溫度密切相關。通過測量這些熒光特性，可以精確地反演出被測點的溫度。

• 特點：

  • 高精度：?熒光壽命對溫度的依賴性非常穩定且靈敏，可以實現較高的測溫精度。

  • 本質安全：?光纖本身不導電，適用于易燃易爆等危險環境。

  • 抗電磁干擾：?光信號傳輸不受電磁場的影響。

  • 點式測量：?通常為點式或少點測量，但可通過光纖探頭的布置實現多點測量。

  • 響應速度較快：?熒光壽命的變化通常在微秒或毫秒級。

• 應用領域：?電力設備（變壓器繞組熱點監測）、醫療領域（微創手術溫度監測）、化工行業（反應釜內部溫度監測）、航空航天（發動機部件溫度監測）、科研領域等對精度和安全性要求高的場合。

2. 分布式光纖測溫 (Distributed Optical Fiber Thermometry, DOFT)

• 原理：?分布式光纖測溫利用光纖本身作為傳感器，通過向光纖中注入脈沖光，并檢測后向散射光（如拉曼散射、布里淵散射、瑞利散射）的特性變化來實現沿光纖長度方向的連續溫度分布測量。散射光的強度、頻率或偏振態等參數會受到溫度的影響。

• 特點：

  • 分布式測量：?可以實現沿光纖長度方向的連續溫度監測，獲取空間溫度分布信息。

  • 測量距離長：?可以實現幾公里甚至幾十公里的測溫距離。

  • 定位精度：?通過測量后向散射光的時間延遲來確定溫度變化的位置，定位精度取決于時間分辨率。

  • 環境適應性強：?光纖本身耐腐蝕、抗電磁干擾。

  • 成本較高：?儀器設備相對復雜，成本較高。

• 應用領域：?油氣管道泄漏監測、電力電纜狀態監測、隧道和橋梁結構健康監測、消防安全監測（火災預警）、地熱資源勘探、大型儲罐溫度監測等需要大范圍、長距離溫度監測的場合。

3. 光纖光柵測溫 (Fiber Bragg Grating Thermometry, FBTG)

• 原理：?光纖布拉格光柵是在光纖纖芯中制作的周期性折射率調制結構。當寬帶光源入射到光柵時，只有滿足布拉格條件的特定波長的光會被反射回來，其余波長的光則繼續透射。布拉格波長（反射峰值波長）對光柵周圍的溫度和應力變化非常敏感。通過監測布拉格波長的漂移量，可以實現對溫度和應力的測量。

• 特點：

  • 多點測量能力強：?可以在一根光纖上制作多個具有不同中心波長的光柵，實現多點溫度或應力測量。

  • 精度較高：?溫度分辨率可達0.1℃甚至更高。

  • 小型化：?光柵尺寸小巧，易于集成。

  • 抗電磁干擾：?本質安全。

  • 易于復用：?可通過波分復用、時分復用等技術在一根光纖上集成大量傳感器。

• 應用領域：?結構健康監測（橋梁、大壩、風力葉片）、航空航天（復合材料結構溫度和應力監測）、油氣井下監測、電力設備狀態監測、醫療器械等需要多點、小型化、高精度測量的場合。

4. 砷化鎵光纖測溫 (Gallium Arsenide Fiber Thermometry)

• 原理：?砷化鎵（GaAs）半導體材料的帶隙能量對溫度非常敏感。當光照射到砷化鎵材料時，只有能量高于帶隙能量的光子才能被吸收。隨著溫度升高，帶隙能量減小，吸收邊會向長波方向移動。通過測量透射光或反射光的吸收邊位置，可以確定溫度。

• 特點：

  • 高溫測量能力強：?適用于高溫環境下的溫度測量，通常可達數百攝氏度。

  • 精度較高：

  • 點式測量：?通常為點式測量。

  • 對光纖材料要求高：?砷化鎵光纖的制備工藝相對復雜。

• 應用領域：?工業高溫過程控制、冶金、陶瓷燒結、發動機排氣溫度監測等高溫環境下的溫度測量。

二、 熒光光纖測溫的獨特優勢

與其他光纖測溫技術相比，熒光光纖測溫在某些關鍵方面表現出獨特的優勢，使其在特定應用領域更具競爭力：

1. 本質安全和抗電磁干擾的極致體現：

所有光纖測溫技術都具備本質安全和抗電磁干擾的特性，但熒光光纖測溫在這方面尤為突出。由于其傳感原理基于光與特定熒光材料的相互作用，整個測溫過程完全通過光信號傳輸和處理，沒有任何電氣元件直接暴露在被測環境中。這使得熒光光纖測溫在易燃易爆、強電磁干擾等極端危險或復雜環境中具有無可比擬的優勢，例如：

• 高壓電力設備：?變壓器、開關柜等高壓設備的繞組熱點監測，避免了傳統電測溫帶來的安全隱患和電磁干擾問題。

• 化工和石油化工行業：?反應釜、管道等存在易燃易爆介質的場所，確保測溫過程的安全性。

• 核工業：?核反應堆等強輻射環境下的溫度監測，光纖材料本身具有一定的抗輻射能力。

2. 高精度和高靈敏度：

熒光壽命測溫是熒光光纖測溫的主要方法之一。熒光壽命是指熒光強度衰減到初始值 1/e 所需的時間，它主要取決于熒光材料的特性和溫度，而與激發光強度、光路損耗等因素無關。這種特性使得熒光壽命測溫具有極高的穩定性和精度。微小的溫度變化就能引起熒光壽命的顯著變化，從而實現高靈敏度的溫度測量。這對于一些對溫度精度要求極高的應用至關重要，例如：

• 醫療領域：?微創手術中對人體組織溫度的精確監測，避免熱損傷。

• 精密儀器和設備：?對關鍵部件溫度的精確控制，保證設備的穩定運行。

• 科研領域：?精確測量各種實驗過程中的溫度變化。

3. 良好的穩定性和可靠性：

熒光光纖傳感器通常采用化學惰性的玻璃或晶體材料，具有優異的耐腐蝕性和長期穩定性。熒光壽命作為測溫參數，不易受到外部環境因素（如濕度、壓力等）的干擾，保證了測溫結果的可靠性。這對于需要長期在線監測的應用非常重要，可以減少維護成本，提高系統的可靠性。

4. 適用溫度范圍廣：

通過選擇不同的熒光材料，可以實現對不同溫度范圍的測量。一些特殊的熒光材料甚至可以在高溫或低溫環境下工作，滿足各種復雜應用的需求。

5. 小型化和靈活性：

光纖本身具有體積小、重量輕、易于彎曲的特點，使得熒光光纖傳感器可以制作得非常小巧，方便安裝在狹小或難以接近的區域。同時，光纖的柔韌性也使其能夠適應各種復雜的幾何形狀。

三、 熒光光纖測溫的應用領域

憑借其獨特的優勢，熒光光纖測溫在眾多領域展現出廣闊的應用前景：

• 電力行業：

  • 變壓器繞組熱點監測：?精確測量變壓器內部繞組的最高溫度，防止過熱故障，延長設備壽命。

  • 高壓開關柜觸頭溫度監測：?實時監測觸頭溫度，預防接觸不良和過熱燒損。

  • 電力電纜接頭溫度監測：?及時發現電纜接頭過熱問題，避免安全事故。

• 醫療領域：

  • 微創手術溫度監測：?在射頻消融、激光治療等微創手術中，精確監測組織溫度，避免過度加熱或加熱不足。

  • 導管式溫度傳感器：?用于心血管、泌尿系統等體內溫度監測。

• 化工和石油化工行業：

  • 反應釜內部溫度監測：?實時監測反應過程中的溫度分布，優化工藝控制，提高產品質量和安全性。

  • 管道和儲罐溫度監測：?檢測異常溫升，預防泄漏和火災。

• 航空航天領域：

  • 發動機部件溫度監測：?監測渦輪葉片、燃燒室等關鍵部件的溫度，評估發動機性能和壽命。

  • 飛行器結構溫度監測：?監測機翼、機身等結構的溫度變化。

• 工業自動化和過程控制：

  • 設備和軸承溫度監測：?預防機械故障，實現預測性維護。

  • 食品加工和制藥行業：?精確控制生產過程中的溫度。

• 科研領域：

  • 材料科學研究：?研究材料在不同溫度下的特性。

  • 生物醫學研究：?研究生物體內的溫度變化。

電纜、母線槽等電力設施作為電力系統中的重要組成部分，如過熱會導致停電、火災等事故發生，其運行狀況關系著整個電力系統的供電可靠性。運行溫度一旦超過了電纜、母線槽所能承受的溫度臨界值就有可能引起火災，進而造成大面積的停電。

現有技術中，常見的溫度監測技術如熱敏電阻式測溫、紅外傳感式測溫等在電力設施測溫的場景下均具有明顯的劣勢：常規的熱電偶、熱電阻、半導體溫度傳感器等測溫方式，由于本身帶電或需要金屬導線傳輸信號，絕緣性不能保證，不能在電纜橋架內部使用；手持式紅外熱成像儀必須與待測物體保持距離，是一種非接觸式測溫手段，需要人工操作，無法實現不間斷在線測量，無法在封閉的配電間內的電纜橋架、母線槽上使用。

光纖測溫技術已在電力電纜運行溫度的監測中得到運用，光纖測溫技術是一項實時、在線和多點光纖溫度測量技術，能夠實時地監測空間溫度場，可以對光纖沿線的測量點進行連續的實時測量，且抗電磁干擾。智能電網屬于電力系統，其中包括發電廠、高壓電網、變電站、配電站等，具體的有發電機、變壓器、電力電纜、開關等電力設備，這些設備通常在高電壓、強電場、熱負荷等環境下工作，且工作環境無人值守也無人為監控，為此，工作人員往往會使用分布式光纖測溫系統對高壓電纜進行溫度檢測。

分布式光纖測溫電纜橋架、母線槽測溫報警系統，通過設置于建筑物配電間中的電纜橋架或者母線槽上的分布式光纖，對電纜橋架或者母線槽進行溫度監測，并輸出溫度監測信號給信號傳輸模塊，信號傳輸模塊接收溫度監測信號，并將溫度監測信號發送給控制模塊，設置于消防控制室中的控制模塊根據溫度監測信號，判斷電纜橋架或者母線槽的溫度是否大于預設溫度閾值，并在確定電纜橋架或者母線槽的溫度大于預設溫度閾值時，生成與溫度監測信號對應的報警信息，并將報警信息發送給設置于消防控制室中的顯示模塊，顯示模塊對報警信息進行顯示，可以通過設置于建筑物配電間中的電纜橋架或者母線槽上的光纖測溫模塊滿足接觸式測溫的要求，并且能夠在不停電情況下實時對電纜橋架或者母線槽進行溫度測量，從側面監測電力系統中的設備或配電回路運行情況，可以在確定電纜橋架或者母線槽的溫度大于預設溫度閾值時，生成與溫度監測信號對應的報警信息發送給設置于消防控制室中的顯示模塊，進行顯示，以使消防控制室中的管理人員根據顯示模塊中顯示的報警信息，及時得知有電纜橋架或者母線槽的溫度大于預設溫度閾值，即有電纜橋架中的電纜的運行溫度超過了所能承受的溫度臨界值，或者有母線槽的運行溫度超過了所能承受的溫度臨界值，可能引起火災，從而消防控制室中的管理人員可以根據報警信息中包含的電纜橋架或者母線槽的標識信息，對溫度異常的電纜橋架或者母線槽采取措施消除故障，第一時間排除火災隱患，提高了自動化程度和響應速度，確保電氣安全。

1、免疫電磁干擾：

地鐵隧道等環境有因為具有強電磁干擾，傳統以電信號為工作基礎的溫度傳感器通常在安全性、信號的穩定性方面受到很大的限制。而光纖的抗電磁干擾能力、組網方便及其固有的大信號傳輸帶寬等優點，使得光纖溫度傳感器突破了電溫度傳感器的限制，為地鐵隧道等存在強電磁場干擾的環境提供了非常有效的溫度測量技術。

2、快速性：

隧道感溫系統測溫、定位速度非常高。為了提高測量時間，華光天銳采用了高速微弱信號處理技術優勢，單次測量時間最短為5s，響應速度快。

3、分布特性：

電纜隧道光纖測溫系統可提供連續動態監測長達十幾公里范圍內每隔1米各點的溫度變化信號，可任意設置各級溫度報警值。

4、先進性：

系統是國內目前性能指標最高、功能性最強、可靠性最高、技術最先進的分布式測溫產品。關鍵器件優選高性能器件，核心算法經過嚴格測試。

5、準確性

系統的溫度分辨率達到0.1℃，溫度精度1℃，定位精度可達到1m。

6、靈活性

系統為實時在線監測方式；監測范圍內任何一點的報警信號上傳至火災報警控制器的時間不大于60秒；監測系統提供的是一個連續的動態監測信號，系統可設置多級溫度點報警即系統支持多級報警，如50℃初報警，60℃預報警，70℃采取措施等，并且可以根據環境不同進行報警點溫度參數設定；具有差定溫多種報警方式，并且報警參數可按客戶需求進行分區設置，報警方式靈活。

7、兼容性

隧道分布式光纖測溫系統主機為開放通信協議，提供與工作站聯接的通信接口，在中央控制室防災報警工作站以圖文方式顯示溫度曲線、報警位置、報警溫度等全部信息；系統可以通過RS232、RS485、內置繼電器、RJ45或其它工業協議等輸出形式與PC、消防報警系統等其它控制設備進行連動，進行聲光報警，信號輸出準確、完整。

8、安全性

分布式溫度監測系統具備安全記錄功能，可儲存一年以內的歷史數據，并可進行有效審核。單端操作，遠程診斷，可通過局域網由專門工程師提供最低限度的系統遠程診斷；如果光纖受損，系統可以即時定位受損點，并通過光纖熔接機對其進行熔接，無需停止測量，這對于有效的實施在線監測時非常重要的；探測光纜本征安全，采用光信號,不會與電纜之間產生相互電磁干擾。

9、鋪設簡單

分布式光纖測溫系統安裝簡單，可將光纜直接敷設在被檢測電纜表面，并對電纜接頭重點監測。軟件系統可直觀顯示被測點的溫度變化信息及位置。

電纜隧道分布式光纖測溫系統解決方案

華光天銳自主研發的分布式光纖測溫系統通過電纜及地鐵隧道沿線敷設的測溫光纖，實時監測長距離地鐵系統的溫度，及時發現電纜及隧道過熱點、異常點，保障電力電纜的安全運行、對地鐵系統的火災預警提供高效率、高準確率的監測方案。安全地增加回路載流量；可以實現周期性的緊急狀態評估；驅動外部報警或其它應急系統；發現熱點（特別是事故隱患的電纜接頭）和其它環境異常。可以根據業主方需求，設計為一套8通道（數量可以定制）10公里（距離需求可定制）的分布式光纖測溫系統，應用于業主電纜隧道110KV兩回路高壓電纜實時在線測溫以及隧道頂端環境測溫。測溫光纜采用直線型方式進行捆扎敷設，重點監測根據需求具體米數距離的一個電纜接頭實時溫度，并可以根據客戶要求加裝了短信報警模塊，起到提前預警的作用。可實現對全區域進行監控，按“無人值班”設計，實時將報警信息上傳至綜合監控系統里項目至今，光纖測溫系統運行情況良好，技術指標完全符合設計要求。

電纜隧道分布式光纖測溫系統產品型號參數指標：

以下參數為標準參數展示，可根據客戶具體需求定制，來電咨詢更加及時回復：0591-83841511

SRA-D分布式光纖測溫傳感系統是DTS分布式光纖測溫系統的主體，光纖測溫主機擔負著整個系統的信號采集、信號處理、數據分析、超溫報警、網絡傳輸等功能。它由光頻發生器、切換電源、微處理器、網絡接口等構成，是進行光電轉換及訊息處理的核心器件。

分布式光纖測溫系統產品型號參數指標：

分布式光纖測溫設備特點

完全分布式：DTS分布式光纖測溫能在幾秒內檢測整條光纖沿線完整的分布溫度，無遺漏。
長距離監測：華光天銳光電的分布式光纖測溫系統可以監測的距離長達30KM，可定制更長距離的測溫。
抗干擾強：測溫光纖由石英構成，電氣絕緣，不受任何電磁干擾，也不發射電磁波， 特別適合各種復雜環境、強電環境。
本征安全：感溫元件為測溫光纖，內部傳輸的光信號的平均功率為微瓦級；本質安全。
精確定位：定位精度達到±1M。
快速響應：高靈敏度，反應迅速，單通道掃描時間短。
安裝方便：分析儀安裝簡單，布置靈活。