單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高壓電纜測(cè)溫，具體為單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置及方法。解決現(xiàn)有BOCDA系統(tǒng)為雙端式，在傳感光纖中出現(xiàn)斷點(diǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓而無(wú)法工作，因此，應(yīng)用受到一定制約的問題。所述測(cè)溫裝置包括探測(cè)信號(hào)源、第一光纖耦合器、單邊帶調(diào)制器、第一光放大器、光擾偏器、光電調(diào)制器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、可調(diào)光延遲線、第二光放大器、第二光纖耦合器、光環(huán)行器、傳感光纖、光纖環(huán)、光帶通濾波器、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)；所述的探測(cè)信號(hào)源為超輻射發(fā)光二極管或者寬譜混沌半導(dǎo)體激光器或者ASE噪聲源。本發(fā)明采用單端結(jié)構(gòu)的BOCDA傳感系統(tǒng)，可以避免雙端BOCDA傳感系統(tǒng)光纖中出現(xiàn)斷點(diǎn)時(shí)無(wú)法正常工作的限制問題。
【專利說(shuō)明】
單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高壓電纜測(cè)溫，具體為單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓電纜是電力系統(tǒng)中長(zhǎng)距離傳輸大功率電能的主要手段，被喻為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“血管”與“神經(jīng)”。為了更加安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，高壓電纜采用地下敷設(shè)的方式，例如:電纜隧道、電纜溝、地下直埋等。由于地下敷設(shè)環(huán)境惡劣和高壓電纜的高負(fù)荷運(yùn)行，高壓電纜極易老化，致使電纜安全事故頻發(fā)。
[0003]高壓電纜的載流量與電纜纜芯的溫度密切相關(guān)，根據(jù)高壓電纜的溫度變化趨勢(shì)，可評(píng)估其運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓電纜的超負(fù)荷情況，從而提高高壓電纜的使用壽命，防止電纜事故的發(fā)生。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外監(jiān)測(cè)高壓電纜溫度的方法，按照溫度定位方式主要分為:I)點(diǎn)式測(cè)溫技術(shù);2)準(zhǔn)分布式測(cè)溫技術(shù);3)分布式測(cè)溫技術(shù)。點(diǎn)式測(cè)溫技術(shù)主要采用熱電阻或熱電偶，但不能實(shí)現(xiàn)對(duì)整條高壓電纜溫度的在線監(jiān)測(cè)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)其超溫故障情況。準(zhǔn)分布式測(cè)溫技術(shù)主要采用光纖光柵作為傳感器，然而，其監(jiān)測(cè)距離與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量有關(guān)，若要監(jiān)測(cè)幾十公里的高壓電纜，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量會(huì)急劇增加，這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的解調(diào)過(guò)程復(fù)雜，系統(tǒng)的可靠性及經(jīng)濟(jì)成本都難以接受。
[0005]分布式測(cè)溫技術(shù)主要利用光纖作為溫度傳感器，基于光纖的拉曼或布里淵散射效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整條高壓電纜各點(diǎn)溫度的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?；诠饫w拉曼散射的分布式測(cè)溫技術(shù)(中國(guó)發(fā)明專利，CN 103364107 A)，監(jiān)測(cè)距離較短，無(wú)法滿足幾十公里高壓電纜的溫度監(jiān)測(cè)。布里淵散射強(qiáng)度比拉曼散射強(qiáng)度高一個(gè)數(shù)量級(jí)，在對(duì)長(zhǎng)距離高壓電纜的溫度監(jiān)測(cè)上具有更大地優(yōu)勢(shì)。
[0006]基于光纖布里淵散射效應(yīng)的分布式測(cè)溫技術(shù)，可分為:時(shí)域系統(tǒng)和相干域系統(tǒng)兩類。時(shí)域系統(tǒng)采用脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)高壓電纜溫度的定位(中國(guó)發(fā)明專利，CN 105157872 A)，其監(jiān)測(cè)距離和空間分辨率之間存在矛盾，致使空間分辨率一般在幾米。如此低的空間分辨率會(huì)導(dǎo)致利用高壓電纜的溫度評(píng)估載流量存在較大的誤差，無(wú)法正確反映高壓電纜真實(shí)的運(yùn)行狀況。為了提高系統(tǒng)的空間分辨率，基于頻率被正弦信號(hào)調(diào)制的連續(xù)光作為探測(cè)信號(hào)的相干域系統(tǒng)被采用，包括:布里淵光相干域反射技術(shù)(B0CDR，Br i I louin OpticalCorrelat1n Domain Reflectometry)和布里淵光相干域分析技術(shù)(BOCDA，BrillouinOptical Correlat1n Domain Analysis)。相對(duì)于BOCDR系統(tǒng)(Optics Express , 2008,vol.16, n0.16, 12148)，B0CDA 系統(tǒng)具有更大的監(jiān)測(cè)距離(Optics Express, 2012，vol.20, n0.24, 27094)。但是，在原理上仍存在監(jiān)測(cè)距離和空間分辨率之間的矛盾問題。近來(lái)，我們提出了利用混沌激光(中國(guó)發(fā)明專利，CN 105136178 A)替代現(xiàn)有BOCDA系統(tǒng)中頻率被正弦信號(hào)調(diào)制的連續(xù)光實(shí)現(xiàn)光纖溫度的分布式傳感，解決了監(jiān)測(cè)距離和空間分辨率的矛盾，但是，中國(guó)發(fā)明專利CN 105136178 A公開的BOCDA系統(tǒng)需要在傳感光纖兩端分別注入栗浦光和探測(cè)光(即為雙端式)，在傳感光纖中出現(xiàn)斷點(diǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓而無(wú)法工作，因此，將基于混沌激光的BOCDA分布式光纖傳感系統(tǒng)應(yīng)用于高壓電纜溫度測(cè)量中，其應(yīng)用受到一定的制約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決現(xiàn)有BOCDA系統(tǒng)需要在傳感光纖兩端分別注入栗浦光和探測(cè)光(即為雙端式)，在傳感光纖中出現(xiàn)斷點(diǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓而無(wú)法工作，因此，應(yīng)用受到一定制約的問題，提供一種單端布里淵光相干域分析(BOCDA)的高壓電纜測(cè)溫裝置及方法。
[0008]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置，探測(cè)信號(hào)源通過(guò)一條單模光纖跳線與具有兩個(gè)出射端的第一光纖耦合器的入射端連接;第一光纖耦合器的上方出射端利用單模光纖跳線順次接有單邊帶調(diào)制器、第一光放大器、光擾偏器和第二光纖耦合器的上方入射端;第一光纖耦合器的下方出射端利用單模光纖跳線順次接有光電調(diào)制器、可調(diào)光延遲線、第二光放大器和第二光纖耦合器的下方入射端，電光調(diào)制器與脈沖信號(hào)發(fā)生器連接;第二光纖耦合器的出射端利用單模光纖跳線與光環(huán)行器的入射端連接;光環(huán)行器的反射端與待測(cè)高壓電纜的傳感光纖的一端連接，待測(cè)高壓電纜的傳感光纖的另一端接有光纖環(huán);光環(huán)行器出射端利用單模光纖跳線順次接有光帶通濾波器和光電探測(cè)器的信號(hào)輸入端;光電探測(cè)器的信號(hào)輸出端通過(guò)高頻同軸電纜連接有數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)連接；所述的探測(cè)信號(hào)源為超輻射發(fā)光二極管(superluminescent d1de, SLD)或者寬譜混純半導(dǎo)體激光器或者ASE噪聲源。
[0009]單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫方法，該方法在本發(fā)明所述的單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置中實(shí)現(xiàn)，該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的:
探測(cè)信號(hào)源輸出的寬光譜光信號(hào)經(jīng)第一光纖耦合器分為兩路，其上方出射端發(fā)出的一路作為探測(cè)光，下方出射端發(fā)出的另一路作為栗浦光;探測(cè)光先通過(guò)單邊帶調(diào)制器調(diào)制成一個(gè)斯托克斯探測(cè)邊帶，調(diào)制后的探測(cè)光經(jīng)過(guò)第一光放大器放大后，再經(jīng)光擾偏器入射到第二光纖耦合器上側(cè)入射端;探測(cè)光經(jīng)放大提高功率后可極大地提高傳輸距離，并能增強(qiáng)受激布里淵散射過(guò)程，從而提高傳感光纖的測(cè)溫距離;光擾偏器的作用會(huì)抑制掉光偏振態(tài)對(duì)傳感系統(tǒng)的影響。
[0010]第一光纖親合器下方出射端輸出的栗浦光，經(jīng)電光調(diào)制器后，被脈沖信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)調(diào)制，調(diào)制后的栗浦光經(jīng)過(guò)可變光延遲線來(lái)控制栗浦光和相向傳輸?shù)膯芜厧綔y(cè)光在傳感光纖中相干作用的位置;延遲后的栗浦光信號(hào)再經(jīng)第二光放大器放大后，可獲得足夠高的功率，以保證在整個(gè)傳感光纖中的任意位置處和單邊帶探測(cè)光發(fā)生受激布里淵增益作用;放大后的栗浦光再入射到第二光纖耦合器下側(cè)入射端。
[0011]從第二光纖耦合器的出射端輸出的單邊帶探測(cè)光和被脈沖調(diào)制的栗浦光入射到光環(huán)行器左側(cè)入射端，并從光環(huán)行器的反射端注入傳感光纖中；在傳感光纖的另一端連接的光纖環(huán)構(gòu)成寬帶反射鏡;通過(guò)調(diào)節(jié)可變光延遲線使反射回來(lái)的斯托克斯邊帶探測(cè)光與相向傳輸?shù)睦跗止庀嘤觯⑴c栗浦光發(fā)生干涉而產(chǎn)生干涉拍頻光信號(hào);干涉拍頻光信號(hào)從環(huán)行器的出射端輸出，干涉拍頻光信號(hào)經(jīng)光帶通濾波器濾出后，再由光電探測(cè)器接收，同時(shí)將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后將探測(cè)到的電信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后輸入到計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)拍頻信號(hào)進(jìn)行分析和處理得到高壓電纜某處的溫度狀況。
[0012]與現(xiàn)有的高壓電纜測(cè)溫技術(shù)相比，本發(fā)明采用單端結(jié)構(gòu)的BOCDA傳感系統(tǒng)，既可以基于光纖的受激布里淵增益作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電纜溫度的長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)，又可以避免雙端BOCDA傳感系統(tǒng)光纖中出現(xiàn)斷點(diǎn)時(shí)無(wú)法正常工作的限制問題。
【附圖說(shuō)明】
[0013]
圖1是本發(fā)明所述的高壓電纜測(cè)溫裝置采用第一種光纖敷設(shè)方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明采用第二種光纖敷設(shè)方式時(shí)高壓電纜橫截面的示意圖。
[0015]圖中，I一探測(cè)信號(hào)源;2—第一光纖耦合器;3—單邊帶調(diào)制器;4一第一光放大器；5—光擾偏器;6 —光電調(diào)制器;7—脈沖信號(hào)發(fā)生器;8—可調(diào)光延遲線；9 一第二光放大器；10—第二光纖耦合器；11 一光環(huán)行器；12—傳感光纖；13—光纖環(huán)；14 一光帶通濾波器；15 —光電探測(cè)器;16 —數(shù)據(jù)采集卡;17—計(jì)算機(jī)；18—高壓電纜;19 一電纜隧道或電纜溝。
【具體實(shí)施方式】
[0016]單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置，探測(cè)信號(hào)源I通過(guò)一條單模光纖跳線與具有兩個(gè)出射端的第一光纖耦合器2的入射端連接;第一光纖耦合器的上方出射端利用單模光纖跳線順次接有單邊帶調(diào)制器3、第一光放大器4、光擾偏器5和第二光纖耦合器10的上方入射端;第一光纖耦合器2的下方出射端利用單模光纖跳線順次接有光電調(diào)制器
6、可調(diào)光延遲線8、第二光放大器9和第二光纖耦合器10的下方入射端，電光調(diào)制器6與脈沖信號(hào)發(fā)生器7連接;第二光纖耦合器10的出射端利用單模光纖跳線與光環(huán)行器11的入射端連接;光環(huán)行器11的反射端與待測(cè)高壓電纜18的傳感光纖12的一端連接，待測(cè)高壓電纜18的傳感光纖12的另一端接有光纖環(huán)13;光環(huán)行器11出射端利用單模光纖跳線順次接有光帶通濾波器14和光電探測(cè)器15的信號(hào)輸入端;光電探測(cè)器15的信號(hào)輸出端通過(guò)高頻同軸電纜連接有數(shù)據(jù)采集卡16，數(shù)據(jù)采集卡16與計(jì)算機(jī)17連接;所述的探測(cè)信號(hào)源I為超輻射發(fā)光二極管(superluminescent d1de, SLD)或者寬譜混純半導(dǎo)體激光器或者ASE噪聲源。
[0017]具體實(shí)施時(shí)，探測(cè)信號(hào)源I優(yōu)選超輻射發(fā)光二極管即SLD光源。SLD光源，是一種寬光譜，高輸出功率，高可靠性，低相干性的半導(dǎo)體光發(fā)射器件，其光學(xué)性質(zhì)介于LD和LED之間，兼具寬光譜和大功率的優(yōu)勢(shì)。SLD光源主要由發(fā)光管管芯、熱敏電阻器和半導(dǎo)體制冷器組成。目前商用SLD光源已經(jīng)很成熟，可以輸出光譜寬度為150nm，輸出光功率達(dá)200mW的光信號(hào)。采用的探測(cè)信號(hào)是SLD輸出的寬譜光信號(hào)，具有非常低的相干長(zhǎng)度，這一相干長(zhǎng)度決定了本發(fā)明的空間分辨率，而與傳感距離無(wú)關(guān)。這從根本上解決了傳統(tǒng)的脈沖時(shí)域傳感系統(tǒng)或頻率受正弦調(diào)制的連續(xù)光相干域傳感系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)高壓電纜溫度的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)距離和空間分辨率之間的矛盾。采用光源為SLD，兼具LD和LED各自的優(yōu)點(diǎn)，可獲得寬光譜、低相干態(tài)、高功率的光信號(hào)。SLD比混沌激光源結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、比混沌激光的光譜更寬、輸出光功率更高；比摻鉺光纖放大器或半導(dǎo)體光放大器結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，比ASE噪聲光信號(hào)的功率更高。因此，基于SLD的BOCDA分布式光纖傳感系統(tǒng)，比基于混沌激光源和光放大器的BOCDA分布式傳感系統(tǒng)具有更緊湊的結(jié)構(gòu)，監(jiān)測(cè)距離更遠(yuǎn)，空間分辨率更高。
[0018]具體實(shí)施時(shí)，第一光纖親合器2的親合比為50:50;第一光放大器4和第二光放大器9采用商用摻鉺光纖放大器或半導(dǎo)體光放大器;可變光延遲線8采用光開關(guān)控制的多路分級(jí)光纖延遲線串聯(lián)高精度電控可變光延遲線級(jí)聯(lián)組合而成，例如，美國(guó)通用光電公司的電控可調(diào)光延遲線MDL-002，其延遲分辨率小于0.3微米，以保證本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離和高空間分辨率的傳感溫度探測(cè)。
[0019]本發(fā)明所述的高壓電纜測(cè)溫系統(tǒng)的傳感光纖12可以采用兩種敷設(shè)方式，第一種敷設(shè)方式是將傳感光纖直接附著在高壓電纜的表面如圖1所示;第二種敷設(shè)方式是在高壓電纜加工過(guò)程中，將傳感光纖12置入電纜緩沖層如圖2所示。由于這兩種敷設(shè)方式各有利弊，具體采用哪種方式應(yīng)按照現(xiàn)場(chǎng)具體情況而定。本發(fā)明所采用的傳感光纖12為商用的普通單模光纖G.652系列均可。
[0020]單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫方法，該方法在本發(fā)明所述的單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置中實(shí)現(xiàn)，該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的:
探測(cè)信號(hào)源I輸出的寬光譜光信號(hào)經(jīng)第一光纖耦合器2分為兩路，其上方出射端發(fā)出的一路作為探測(cè)光，下方出射端發(fā)出的另一路作為栗浦光;探測(cè)光先通過(guò)單邊帶調(diào)制器3調(diào)制成一個(gè)斯托克斯探測(cè)邊帶，調(diào)制后的探測(cè)光經(jīng)過(guò)第一光放大器4放大后，再經(jīng)光擾偏器5入射到第二光纖耦合器10上側(cè)入射端;探測(cè)光經(jīng)放大提高功率后可極大地提高傳輸距離，并能增強(qiáng)受激布里淵散射過(guò)程，從而提高傳感光纖的測(cè)溫距離;光擾偏器5的作用會(huì)抑制掉光偏振態(tài)產(chǎn)生的影響。
[0021 ]第一光纖親合器2下方出射端輸出的栗浦光，經(jīng)電光調(diào)制器6后，被脈沖信號(hào)發(fā)生器7所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)調(diào)制，調(diào)制后的栗浦光經(jīng)過(guò)可變光延遲線8來(lái)控制栗浦光和相向傳輸?shù)膯芜厧綔y(cè)光在傳感光纖12中相干作用的位置;延遲后的栗浦光信號(hào)再經(jīng)第二光放大器9放大后，可獲得足夠高的功率，以保證在整個(gè)傳感光纖12中的任意位置處和單邊帶探測(cè)光發(fā)生受激布里淵增益作用;放大后的栗浦光再入射到第二光纖耦合器10下側(cè)入射端。
[0022]從第二光纖耦合器10的出射端輸出的單邊帶探測(cè)光和被脈沖調(diào)制的栗浦光入射到光環(huán)行器11左側(cè)入射端，并從光環(huán)行器11的反射端注入傳感光纖12中；在傳感光纖12的另一端連接的光纖環(huán)13構(gòu)成寬帶反射鏡;通過(guò)調(diào)節(jié)可變光延遲線使反射回來(lái)的斯托克斯邊帶探測(cè)光與相向傳輸?shù)睦跗止庀嘤?，并與栗浦光發(fā)生干涉而產(chǎn)生干涉拍頻光信號(hào);干涉拍頻光信號(hào)從環(huán)行器11的出射端輸出，干涉拍頻光信號(hào)經(jīng)光帶通濾波器14濾出后，再由光電探測(cè)器15接收，同時(shí)將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后將探測(cè)到的電信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)采集卡16，數(shù)據(jù)采集卡16將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后輸入到計(jì)算機(jī)17，利用計(jì)算機(jī)對(duì)拍頻信號(hào)進(jìn)行分析和處理得到高壓電纜某處的溫度狀況。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置，其特征在于，探測(cè)信號(hào)源(I)通過(guò)一條單模光纖跳線與具有兩個(gè)出射端的第一光纖耦合器(2)的入射端連接;第一光纖耦合器的上方出射端利用單模光纖跳線順次接有單邊帶調(diào)制器(3)、第一光放大器(4)、光擾偏器(5 )和第二光纖親合器(1 )的上方入射端;第一光纖親合器(2 )的下方出射端利用單模光纖跳線順次接有光電調(diào)制器(6)、可調(diào)光延遲線(8)、第二光放大器(9)和第二光纖耦合器(10)的下方入射端，電光調(diào)制器(6)與脈沖信號(hào)發(fā)生器(7)連接;第二光纖耦合器(10)的出射端利用單模光纖跳線與光環(huán)行器(11)的入射端連接;光環(huán)行器(11)的反射端與待測(cè)傳感光纖(12)的一端連接，待測(cè)傳感光纖(12)的另一端端接有光纖環(huán)(13);光環(huán)行器(11)出射端利用單模光纖跳線順次接有光帶通濾波器(14)和光電探測(cè)器(15)的信號(hào)輸入端;光電探測(cè)器(15)的信號(hào)輸出端通過(guò)高頻同軸電纜連接有數(shù)據(jù)采集卡(16)，數(shù)據(jù)采集卡(16)與計(jì)算機(jī)(17)連接;所述的探測(cè)信號(hào)源(I)為超輻射發(fā)光二極管或者寬譜混沌半導(dǎo)體激光器或者ASE噪聲源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置，其特征在于，傳感光纖(12)直接附著在高壓電纜的表面;或者在高壓電纜加工過(guò)程中，將傳感光纖(12)置入電纜緩沖層。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置，其特征在于，探測(cè)信號(hào)源(I)優(yōu)選超輻射發(fā)光二極管即SLD光源。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置，其特征在于，第一光放大器(4)和第二光放大器(9)米用商用摻鉺光纖光放大器或半導(dǎo)體光放大器。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置，其特征在于，可變光延遲線(8)采用光開關(guān)控制的多路分級(jí)光纖延遲線串聯(lián)高精度電控可變光延遲線級(jí)聯(lián)組合而成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置，其特征在于，可變光延遲線(8)采用美國(guó)通用光電公司的電控可調(diào)光延遲線MDL-002。7.—種單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫方法，其特征在于該方法在如權(quán)利要求I所述的單端布里淵光相干域分析的高壓電纜測(cè)溫裝置中實(shí)現(xiàn)，該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的: 探測(cè)信號(hào)源(I)輸出的寬光譜光信號(hào)經(jīng)第一光纖耦合器(2)分為兩路，其上方出射端發(fā)出的一路作為探測(cè)光，下方出射端發(fā)出的另一路作為栗浦光;探測(cè)光先通過(guò)單邊帶調(diào)制器(3)調(diào)制成一個(gè)斯托克斯探測(cè)邊帶，調(diào)制后的探測(cè)光經(jīng)過(guò)第一光放大器(4)放大后，再經(jīng)光擾偏器(5)入射到第二光纖耦合器(10)上側(cè)入射端;探測(cè)光經(jīng)放大提高功率后可極大地提高傳輸距離，并能增強(qiáng)受激布里淵散射過(guò)程，從而提高傳感光纖的測(cè)溫距離;光擾偏器(5)的作用會(huì)抑制掉光偏振態(tài)產(chǎn)生的影響； 第一光纖親合器(2 )下方出射端輸出的栗浦光，經(jīng)電光調(diào)制器(6 )后，被脈沖信號(hào)發(fā)生器(7)所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)調(diào)制，調(diào)制后的栗浦光經(jīng)過(guò)可變光延遲線(8)來(lái)控制栗浦光和相向傳輸?shù)膯芜厧綔y(cè)光在傳感光纖(12)中相干作用的位置;延遲后的栗浦光信號(hào)再經(jīng)第二光放大器(9)放大后，可獲得足夠高的功率，以保證在整個(gè)傳感光纖(12)中的任意位置處和單邊帶探測(cè)光發(fā)生受激布里淵增益作用;放大后的栗浦光再入射到第二光纖耦合器(10)下側(cè)入射端；從第二光纖耦合器(10)的出射端輸出的單邊帶探測(cè)光和被脈沖調(diào)制的栗浦光入射到光環(huán)行器(11)左側(cè)入射端，并從光環(huán)行器(11)的反射端注入傳感光纖(12)中；在傳感光纖(12)的另一端連接的光纖環(huán)(13)構(gòu)成寬帶反射鏡;通過(guò)調(diào)節(jié)可變光延遲線使反射回來(lái)的斯托克斯邊帶探測(cè)光與相向傳輸?shù)睦跗止庀嘤?，并與栗浦光發(fā)生干涉而產(chǎn)生干涉拍頻光信號(hào);干涉拍頻光信號(hào)從環(huán)行器(11)的出射端輸出，干涉拍頻光信號(hào)經(jīng)光帶通濾波器(14)濾出后，再由光電探測(cè)器(15)接收，同時(shí)將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后將探測(cè)到的電信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)采集卡(16)，數(shù)據(jù)采集卡(16)將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后輸入到計(jì)算機(jī)(17)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)拍頻信號(hào)進(jìn)行分析和處理得到高壓電纜某處的溫度狀況。
【文檔編號(hào)】G01K11/32GK105928634SQ201610249590
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】張建忠, 李鑄平, 張明江, 劉毅, 王云才, 張明濤
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)