Назначение
Системы термометрии волоконно-оптические распределенного типа СТВОР (далее по тексту - система или СТВОР) предназначены для измерений и регистрации температуры по всей длине волоконно-оптического кабеля, помещенного в газообразную, жидкую или твердую среду.
Описание
Принцип действия системы основан на эффекте Рамана или комбинационном рассеянии, которое возникает при неупругом рассеянии фотонов входного светового импульса на атомах колеблющихся молекул. В результате возникают фотоны как с меньшей энергией, чем у входного импульса, то есть с большей длиной волны, так называемые стоксовские компоненты, так и с большей энергией, то есть с меньшей длиной волны - антистоксовские. Наиболее чувствительны к изменению температуры антистоксовские компоненты, причем мерой температуры является отношение интенсивности антистоксовской компоненты к интенсивности стоксовской.
Структура системы состоит из размещенного в одном монокорпусе блока формирования сигнала с частотным генератором, лазера, оптического модуля (от 1 до 8 каналов), приемного блока и блока микропроцессора (далее - блок опроса), а также специализированного многомодового волоконно-оптического кабеля в качестве температурного датчика. Частотно-модулированный свет лазера направляется в световод кабеля, после чего в любой точке вдоль волокна возникает комбинационный рассеянный свет, излучаемый во всех направлениях. Часть комбинационного рассеянного света движется в обратном направлении к блоку формирования сигнала. Затем выполняется спектральная фильтрация света обратного рассеивания, его преобразование в измерительных каналах в электрические сигналы, усиление и электронная обработка. Микропроцессор проводит расчет преобразования Фурье. В качестве промежуточного результата получают кривые комбинационного обратного рассеивания, как функцию длины кабеля. Амплитуда кривых обратного рассеивания пропорциональна интенсивности соответствующего комбинационного рассеивания. Из отношения кривых обратного рассеивания получают температуру волокна вдоль всего световодного кабеля.
Волоконно-оптический кабель представляет собой полиамидное оптическое волокно в стальной защитной оболочке, на которую спирально наложены два слоя брони из проволоки из нержавеющей стали.
В состав системы опционально входит автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, поддерживающее связь с блоком опроса системы и прочими устройствами локальной сети предприятия, в пределах которого система находит применение. АРМ оператора представляет собой персональный компьютер, на котором настроено подключение к блоку опроса системы с целью удалённого управления и сбора результатов измерений.
В зависимости от пространственного разрешения и количества оптических каналов системы термометрии волоконно-оптические распределенного типа СТВОР имеют следующие исполнения:
СТВОР-х1-х2, где х1 - пространственное разрешение, м (1; 2; 4); х2 - количество оптических каналов (1; 2;.. .8).
Общий вид компонентов системы представлен на рисунках 1 -3.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) систем состоит из встроенной и автономной частей и предназначено для конфигурации и проведения измерений, а также реализации следующих функций: обработки данных, управления данными, диагностики неисправностей, техобслуживания, аутентификации и регистрации пользователя.
Метрологически значимым является только встроенное ПО, которое устанавливается на предприятии-изготовителе во время производственного цикла. ПО недоступно пользователю и не подлежит изменению на протяжении всего времени функционирования изделия, что соответствует уровню защиты «высокий» в соответствии с рекомендацией по метрологии Р 50.2.077-2014. Метрологические характеристики системы оценены с учетом влияния на них ПО.
Идентификационные данные внутреннего ПО представлены в таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Наименование программного обеспечения | Внутреннее (ПО) для Системы термометрии волоконно-оптической распределенного типа СТВОР |
| Идентификационное наименование ПО | СТВОР las dts |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 2.00 (*) |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения | не применяется |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения | отсутствует |
| Примечание: и более поздние версии. |
Технические характеристики
приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений температуры, °С | от -55 до +300 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности, °С | ±1,0 |
| Минимальное время единичного измерения (1), с | 60 |
| Разрешение, °С | 0,1 |
| Пространственное разрешение(2), м (в зависимости от исполнения системы): - СТВОР-1-х - СТВОР-2-х - СТВОР-4-х, где х - количество оптических каналов | 1 2 4 |
| Количество оптических каналов, шт. | от 1 до 8 |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 10 |
| Напряжение питания, В | от 200 до 240 (от 49 до 51 Гц) |
| Номинальная потребляемая мощность, В • А | 200 |
| Тип оптического волокна | многомодовое (тип 50/125 G.651) |
| Длина волны источника излучения, нм | от 1520 до 1650 |
| Г абаритные размеры модуля опроса системы (ШхВ*Г), мм, не более | 500x450x130 |
| Длина волоконно-оптического кабеля, м | от 10 до 10000 |
| Диаметр волоконно-оптического кабеля в защитной оболочке, мм, не более | 7 |
| Масса, кг, не более: - модуля опроса системы - волоконно-оптического кабеля (длиной 1000 м) | 12 200 |
| Рабочие условия эксплуатации блока опроса системы: - температура окружающей среды, °С - относительная влажность воздуха, % | от +5 до +50 до 80 |
| Средняя наработка до отказа, ч, не менее | 85 000 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 10 |
| Примечания: (1) Оптимальное время для единичного измерения составляет 600 с. (2) Пространственное разрешение представляет собой расстояние между точками 10 % и 90 % при реакции датчика на шаговое изменение температуры секции оптоволокна. |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации (в правом верхнем углу) и паспорта типографским способом или методом штемпелевания, а также на корпус блока опроса системы при помощи наклейки.
Комплектность
Комплектность системы приведена в таблице 3.
| Наименование | Обозначение | Количество | Примечание |
| Система термометрии волоконно-оптическая распределенного типа | СТВОР-х1-х2 | 1 шт. | х1 = 1; 2; 4 х2 = 1; 2;...8 |
| Руководство по эксплуатации | РЭ 26.51.52.190-00340659039-2017 | 1 экз. | - |
| Паспорт | ПС 26.51.52.190-00340659039-2017 | 1 экз. | - |
| Методика поверки | МП 207.1-014-2017 | 1 экз. | - |
| Упаковка | - | 1 шт. | - |
| АРМ оператора | СТВОР | 1 комплект | в соответствии с заказом |
Поверка
осуществляется по документу МП 207.1-014-2017 «Системы термометрии волоконно-оптические распределенного типа СТВОР. Методика поверки», утверждённому ФГУП «ВНИИМС»
20.02.2017 г.
Основные средства поверки:
Рабочий эталон 3-го разряда по ГОСТ 8.558-2009 - термометр сопротивления эталонный ЭТС-100/1 (Регистрационный № 19916-10).
Термостаты переливные прецизионные ТПП-1 (мод. ТПП-1.0, ТПП-1.1, ТПП-1.2) (Регистрационный № 33744-07).
Измеритель температуры многоканальный прецизионный МИТ 8 (мод. МИТ 8.15) (Регистрационный № 19736-11).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик, поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится в паспорт и (или) на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.
ГОСТ 8.558-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения температуры.
ТУ 26.51.52.190-003-40659039-2017 «Системы термометрии волоконно-оптическая распределенного типа СТВОР. Технические условия».
67742-17: Методика поверки МП 207.1-014-2017Скачать3.2 Мб
26836-04