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跟着光纤传感技巧的赓续成长，单晶光纤是今朝高温情况下最实用的光波导材料之一，其测量温度最高2000℃，温度分辨率0.1℃，因而应用光纤传感技巧设计高压电力电缆温度在线监测体系具有精度高、坚硬并且曲折灵活、体积小和抗电磁干扰强等特点。 1、体系构成道理 光纤的光时域反射技巧(OTDR)是实现分布测量的根本根据。当窄带光脉冲被注入光纤中时，经由过程测后向散射光强随时光变更关系检查光纤的持续性并测量其衰减。 激光脉冲在光纤中传输时，因为光纤中存在折射率的微不雅不平均性，产生拉曼散射。拉曼散射是由光纤中非传播的局域密度不平均和成分不平均所致，这种不平均性是在拉纤阶段，二氧化硅由熔融态改变为凝固态的过程中形成的。激光脉冲在光纤中所走过的路程为：2L=vt。个中，t为入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时光;v为光在光纤中的传播速度，v=c/n，c为真空中的光速，n为光纤的粉射率;L为光纤某处到光纤入射端的距离。 在t时刻测量距光纤入射端距离为L处局域的后向拉曼散射光，OTDR为分布式测量供给靠得住的理论根据。 本体系采取基于Raman后向散射的分布式光纤温度传感道理，采取双通道双波长比较办法，即分别采集Anti-Stokes光和Stokes光，应用两者强度的比值解调温度旌旗灯号。因为Anti-Stokes光对温度更灵敏，是以Anti-Stokes光作为旌旗灯号通道，Stokes光作为比较通道，则两者之间的强度比为 式中，λs，λas分别为Stokes和Anti-Stokes光波长;h为普朗克常数;c为真空中的光速;k是玻耳兹曼常量;△γ为偏移波数：T为绝对温度。 可见，在测温体系中经由过程测定R(T)就可以肯定沿光纤各测量点的温度值。 2、体系构成 分布式光纤测温体系在全部测量光纤长度上，以距离的持续函数情势表示被测点的温度随光纤长度的变更。电力电缆温度监测体系的核心——基于拉曼分布式光纤温度传感器体系，该体系分为光纤温度场信息采集、光电探测和电路旌旗灯号后处理3个子体系。 2.1光纤温度场信息采集 光纤温度场信息采集子体系包含半导体激光器及其脉冲驱动电路、光功率放年夜器(EDFA)、光纤分束器、传感光纤及窄带光滤波器。激光技巧中激光高速调制与年夜功率输出是一对抵触，年夜功率激光器窄脉冲调制艰苦;同时其驱动电流年夜，而年夜电流、窄脉冲的激光器驱动源设计和实现艰苦。光通信采取950nm的高速调制半导体激光器则易于实现10ns的脉冲输出。应用光功率放年夜器提升光功率可获得瓦数量级光功率输出。采取30dB以上功率放年夜倍数的低噪声EDFA掺铒光纤放年夜器。选用插入损耗小，分束比高的光纤分束器以包管最小光能量丧掉。为了可以或许最年夜幅度进步全部体系的信噪比SNR，实现体系高技巧指标请求。光发射端采取EDFA提升发射光功率和旌旗灯号光功率。 2.2光电探测 采取波长为150nm的InGaAs高量子效力的APD及噪声的前放单位，实现微弱光旌旗灯号的接收转换和低噪声预放年夜。主放年夜电路重要完成旌旗灯号光经光探测器转换为光电流情势，再经其自身带有的低噪声前置放年夜后，输出差动情势的电平旌旗灯号，进入宽带放年夜电路。 2.3电路后处理 电路后处理子体系包含旌旗灯号采集和处理2部分。2路体系被测旌旗灯号经前置放年夜后，变成O～2V的旌旗灯号分别送至模仿开关，分时选通后送入差分输入器送至A/D转换器，当A/D转换器被DSP旌旗灯号触发后启动转换，并将转换成果存储在外扩的RAM中。当数据存储到必定命量后，进行统计分析。提取个中有效数据进行综合处理，最后将处理成果传给上位机最示。 分布式光鲜攀拉曼后向散射温度传感器的传感旌旗灯号属于吞没在噪声中的时光快速变更旌旗灯号，而其频带极宽。后向散射随时光变更的微弱旌旗灯号波形的每一点幅值与时光的关系，均代表空间各点地位的温度变更，是以快速恢复需全部传播与接收时光内的散射光波。分布式光纤温度传感器中采取时域积聚平均改良信噪比并恢复波形的办法，即采取多点平均的线性累加模式经多点积聚平均后。 采取数字平均法可年夜年夜进步采样旌旗灯号的信噪比，有效地从噪声中提取微弱旌旗灯号。并且，这种办法对具有专门累加指令和零开销轮回指令的DSP易于实现。 3、体系实例 分布式光纤传感器在高压电力电缆中的安装法平日有表贴式和内绞合式。电缆内部的内绞合光纤能对负载的变更做出快速响应，而绑缚在电缆外面的表贴光纤因为受电缆外界情况以及电缆本身绝缘樊篱层的影响，无法真实跟踪负载的及时变更情况，仅能反响电缆四周情况的温度变更情电气仪表作为一种先进的智能化、数字化的电网前端采集元件，已广泛用于各种控制系统、SCADA系统和能源管理系统、变电站自动化、小区电力监控、工业自动化、智能建筑、智能配电柜、开关柜等设备中，具有安装方便、接线简单、工程量小等特点。况。 高压电力电缆故障多半是因为着火引起的，包含表里部火源。内部火源主如果电缆绝缘老化，引起发烧着火。外部火源是指电缆地道或电缆夹层内其他火源及地道外各类火源。外部火源可使电缆表层着火，产生年夜量的热和烟。把达到起火前的温度点设为闽值，跨越阈值体系发出警报。 分布式光纤传感体系除应用于高压电力电缆测温外。还可监测电力体系光缆。电力体系光缆种类繁多，加之我国地区广阔，各地情况差别很年夜，所以光缆的情况复杂，个中温度和应力是影响光缆机能的重要情况身分。是以，在监测光纤断点的同时也应监测光缆所处温度和应力情况，这对光缆的故障预警及保护具有广泛意义。 4、停止语 基于分布式光纤传感技巧的测量体系已广泛应用于多个范畴。分布式光纤温度测量体系能在整条光纤的长度上，以距离的持续函数情势给出被测温度随光纤长度偏向的变更信息。将其应用于电力体系电缆、铁塔等举措措施，及时测量其温度、压力等参数，并及时排险，从而尽可能削减经济丧掉，为电力设备安然运行供给保障。
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