Журнал "Системы Безопасности" № 1‘2018

w w w . a l l - o v e r - i p . r u n О П С , П О Ж А Р Н А Я Б Е З О П А С Н О С Т Ь 109 тельных элементов, реагирующих на измене- ния температуры окружающей воздушной среды в каждом из измерительных участков. При этом формируется сигнал, несущий информацию о номере участка по длине и температуре воздушной среды в пределах этого участка (каждому участку соответствует волоконно-оптический канал в 20 погонных метров термокабеля). Принцип работы волоконно-оптического кабеля В волоконно-оптический кабель посылается световой импульс. В отсутствие заметных тем- пературных градиентов вдоль кабеля импульс отражается от конца световода и возвращается через время, определяемое двойной длиной световода. При наличии температурных изме- нений на любом участке световода часть энер- гии светового импульса отражается на другой длине волны. Регистрируя по принципу радио- локации время возврата импульса, определяет- ся координата аномалии. Измеряя амплитуду сигнала отраженного импульса на смещенной частоте, определяется температура в месте ано- малии и ее градиент. Волоконно-оптический кабель по своей физи- ческой сущности электрически пассивен, вслед- ствие чего он невосприимчив по отношению к электромагнитным помехам и полям любой напряженности. Кроме того, он негорюч, взры- вобезопасен и стоек к коррозии. Термокабель получил промышленное название "Комплекс раннего обнаружения пожаров на ленточных конвейерах (комплекс ОПК)". Его технические характеристики представлены в табл. 1. Успешное проведение испытаний В течение 2001 г. комплекс ОПК проходил экс- плуатационные испытания на ОАО "Шахта Инская" ("Беловоуголь") в системе противопо- жарной защиты конвейерных ставов в главном стволе № 3 и главном конвейерном квершлаге. За время испытаний отказов в работе комплекса не наблюдалось. Технические характеристики комплекса подтверждены эксплуатационными испытаниями на шахте. Комплекс надежно измеряет температуру воздушной среды в конт- ролируемой выработке по всей ее длине и обеспечивает передачу информационных сиг- налов в автоматизированную систему контроля за пожароопасностью. На рис. 1 схематично представлено применение волоконно-оптического кабеля в качестве пожарного извещателя и датчика температуры на различных объектах. Методы измерения температуры Для измерения температуры с помощью све- товодов, изготовленных из кварцевого стек- ла, особенно подходит так называемый эффект Рамана. Свет в стеклянном волокне рассеивается на микроскопически малых колебаниях плотности, размер которых мень- ше длины волны (рис. 2). В отличие от вхо- дящего, обратнорассеянный свет содержит как компоненту с начальной длиной волны (обусловленную эластичным, или рэле- евским, рассеянием), так и компоненты, под- вергшиеся спектральному сдвигу на частоту, соответствующую резонансной частоте коле- баний рассеивающих узлов (комбинацион- ное рамановское рассеяние). Компоненты со смещенной длиной волны образуют в спектре рассеянного света линии-спутники, которые делятся на стоксовы (сдвинуты к большим длинам волн и меньшей частоте) и антисток- совы (сдвинуты к меньшим длинам волн и большей частоте). Комбинационное рамановское рассеяние значительно (на три порядка) слабее рэле- евского, поэтому оно не может быть измерено с помощью техники OTDR. Однако оно исполь- зуется в более сложной технике частотной оптической рефлектометрии (Optical Frequency Domain Reflectometry, OFDR). Интенсивность антистоксовой полосы рама- новского рассеяния зависит от температуры, в то время как стоксова полоса почти не зави- сит от температуры. Измерение локальной температуры в любом месте световода следу- ет из отношения интенсивности антистоксо- вого и стоксового света. Благодаря оптиче- скому методу обратного комбинационного рассеяния можно измерять температуру вдоль стеклянного волокна как функцию места и времени. Тепловые линейные пожарные извещатели российского производства Технику OFDR для обнаружения пожара первой стала использовать компания AP Sensing, США, в тепловом линейном взрывобезопасном лазерном извещателе LHS (Linear Heat Series). Он состоит из измерительного блока AP Sensing и оптического кабеля. Извещатель защищает зону протяженностью до 2х8 км при обеспече- www.secuteck.ru февраль – март 2018 Таблица 2. Основные технические характеристики ИП-132-1-Р "Горизонт" Наименование параметра Значение Время непрерывной работы, не менее, ч 24 Диапазон рабочих температур, °С 0…+55 Измеряемый температурный диапазон (в зависимости - 200…+650 от типа кабеля и качества оптического волокна), °С Температурное разрешение, °С От 0,1 Тип волокна Многомодовое, 50/125 или 62,5/125 мкм Длина волны лазера, нм 975 или 1550 Диапазон длин при детектировании, км 0,5/2/4/8/12/15 Шаг измерения по длине, м 1 Номинальное напряжение питания, В 24 (DC), 220 (AC) Потребляемая мощность, Вт 17–40 Время одного измерения, с От 1 Точность определения температуры ± 0,5 (после калибровки ±0,1) (предел допускаемой основной погрешности), не хуже, °С Точность определения места обрыва 1 волоконно-оптического кабеля, не более, м Габаритные размеры (высота х ширина х глубина), мм 131х432х415 Масса, не более, кг 10 Электрические интерфейсы RS-232/RS-485, USB, RJ-45, реле "сухой контакт", опционально Modbus TCP/IP Количество каналов 1, 2, 4, 8 или 16 Допустимая потеря сигнала в системе, дБ/км 15 Степень защиты, не ниже IP40 по ГОСТ 14254–96, IP67 при установке в защитный бокс Класс лазерной безопасности 1М согласно ГОСТ IEC 60825-1–2013 Полностью распределенные температурные измерения До 15 000 на 1 канал Рис. 2. Рэлеевское и рамановское рассеяние света