大型石油储罐光纤光栅火灾报警系统的研究与应用

【摘要】：本课题主要对全同光纤光栅技术以及分区检测技术进行了系统全面的研究,涉及到材料、光、机、电等学科和领域。本人检索了大量的相关研究文献资料,对现阶段光纤光棚传感技术进行了详细的分析,通过大量的试验和研究,研制出了满足大型石油储罐现场实际应用需要的新型光纤光栅火灾报警系统。 目前,应用光纤光栅技术进行温度、应力应变等物理参量的测量的研究工作正引起国内外学者的广泛兴趣,取得了一定的研究成果。然而,利用光纤光栅技术实现大型石油储罐等易燃易爆场合火灾报警系统的研究工作却遇到了前所未有的困难。主要原因是:大型石油储罐需要检测的探头数量多(一般多于30个检测点),而传统的光纤光栅温度传感器受光源带宽等因素的影响检测探头的数量不能大于20个;同时采用传统方式制作的传感器对系统调制解调要求高,系统制作的成本成为实际应用的又一障碍。 针对上述情况,本论文首次创造性地提出全同光纤光栅技术。利用该技术研制成功的全同光纤光栅火灾报警系统,经过大量的实验室验证和现场实验,取得了满意的结果。论文中对全同光纤光栅的制作、筛选、传感器的制作进行了详细的分析和说明,并对系统的重复性和可靠性进行了阐述,给出了大量的实际应用案例。 随着生产技术的提高和实际应用的需要,大型储油罐的直径越来越大。在某些特殊的场合,需要对被测环境进行分区检测,这就对全同光纤光栅火灾报警系统提出了挑战,为此,本论文中提出了波分复用与全同光纤光栅技术的混合复用的方法,成功地研制出满足现场实际需求的分区光纤光栅火灾报警系统,使其能在大型石油储罐的火灾报警应用中发挥作用。 为了保证全同光纤光栅火灾报警系统能够在大型石油储罐上进行使用,文中还对光纤光栅的调制解调进行了认真的分析与探讨,其中多路并行、同步扫描波长分析技术、组合式角调谐波长解调技术等研究成果得到了成功应用。 同时,论文以大型储油罐的火灾报警为例,给出了大量的现场应用案例,说明了光纤光栅火灾报警系统的工程现场应用情况,分析了其传感特点,尤其是性能优势。