編者語：散布式傳感器又叫分布式傳感器。此次講解的散布式傳感器應(yīng)用實(shí)例是關(guān)于分布式傳感器電力電纜溫度系統(tǒng)中的應(yīng)用。
前言：隨著光纖傳感技巧的不停開展，單晶光纖是目前低溫環(huán)境下zui適用的光波導(dǎo)資料之一，其測(cè)量溫度zui高2 000℃，溫度分辨率0．1℃，因此應(yīng)用光纖傳感技巧設(shè)計(jì)高壓電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)零碎具有精度高、堅(jiān)固并且彎曲靈敏、體積小和抗電磁攪擾強(qiáng)等特點(diǎn)。高壓電力電纜網(wǎng)是呈一定空間散布的場，為了取得被測(cè)對(duì)象較完好的信息，采用基于拉曼散布式光纖傳感零碎，該零碎在空間狹小、強(qiáng)電磁場、易燃及易爆等惡劣環(huán)境中具有良好的使用價(jià)值。
組成原理
完成壓力變送器散布測(cè)量的根本根據(jù)是光纖的光時(shí)域反射技巧（OTDR）。當(dāng)窄帶光脈沖被注入光纖中時(shí)，經(jīng)過測(cè)后向散射光強(qiáng)隨時(shí)刻變化關(guān)系檢驗(yàn)光纖的陸續(xù)性并測(cè)量其衰減。
激光脈沖在光纖中傳輸時(shí)，由于光纖中存在折射率的微觀不平均性，發(fā)生拉曼散射。拉曼散射是由光纖中非傳達(dá)的局域密度不平均和成分不平均所致，這種不平均性是在拉纖階段，二氧化硅由熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟Y(jié)態(tài)的進(jìn)程中構(gòu)成的。激光脈沖在光纖中所走過的路程為：2L=vt。其中，t為入射光經(jīng)后向散射前往到光纖入射端所需時(shí)刻；v為光在光纖中的傳達(dá)速率，v=c／n，c為真空中的光速，n為光纖的折射率；L為光纖某處到光纖入射端的間隔。
在t時(shí)辰測(cè)量距光纖入射端間隔為L處局域的后向拉曼散射光，OTDR為散布式測(cè)量提供牢靠的實(shí)際根據(jù)。
本零碎采用基于Raman后向散射的散布式光纖溫度傳感原理，采用雙通道雙波長比擬辦法，即辨別采集Anti-Stokes光和Stokes光，應(yīng)用兩者強(qiáng)度的比值解調(diào)溫度信號(hào)。由于Anti-Stokes光對(duì)溫度更靈敏，因而Anti-Stokes光做為信號(hào)通道，Stokes光做為比擬通道。
組成部分
散布式光纖測(cè)溫零碎在全部測(cè)量光纖長度上，以間隔的陸續(xù)函數(shù)方式表示被測(cè)點(diǎn)的溫度隨光纖長度的變化。電力電纜溫度監(jiān)測(cè)零碎的中心——基于拉曼散布式光纖溫度傳感器零碎，如圖l所示。該零碎分為光纖溫度場信息采集、光電探測(cè)和電路信號(hào)后處置3個(gè)子零碎。
光纖溫度場信息采集
采用30 dB以上功率縮小倍數(shù)的低噪聲EDFA摻鉺光纖縮小器。選用拔出損耗小，分束比高的光纖分束器以確保zui小光能量損失。為了可以zui大幅度進(jìn)步全部零碎的信噪比SNR，完成零碎高技巧目標(biāo)請(qǐng)求。光發(fā)射端采用EDFA提升發(fā)射光功率和信號(hào)光功率。光纖溫度場信息采集子零碎包括半導(dǎo)體激光器及其脈沖驅(qū)動(dòng)電路、壓力變送器、光功率縮小器（EDFA）、光纖分束器、傳感光纖及窄帶光濾波器。激光技巧中激光高速調(diào)制與大功率輸入是一對(duì)矛盾，大功率激光器窄脈沖調(diào)制困難；一同其驅(qū)動(dòng)電流大，而大電流、窄脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)源設(shè)計(jì)和完成困難。光通訊采用950 nm的高速調(diào)制半導(dǎo)體激光器則易于完成10 ns的脈沖輸入。運(yùn)用光功率縮小器提升光功率可取得瓦數(shù)目級(jí)光功率輸入。
光電探測(cè)
主縮小電路重要完成信號(hào)光經(jīng)光探測(cè)器轉(zhuǎn)換為光電流方式，再經(jīng)其本身帶有的低噪聲前置縮小后，輸入差動(dòng)方式的電平信號(hào)，進(jìn)到寬帶縮小電路。采用波長為150 nm的InGaAs高量子效率的APD及噪聲的前放單元，完成微弱光信號(hào)的接納轉(zhuǎn)換和低噪聲預(yù)縮小。
實(shí)例分析
高壓力變送器電力電纜毛病少數(shù)是由于著火引發(fā)的，包括內(nèi)內(nèi)部火源。外部火源重要是電纜絕緣老化，引發(fā)發(fā)熱著火。內(nèi)部火源是指電纜隧道或電纜夾層內(nèi)其他火源及隧道外各類火源。內(nèi)部火源可使電纜表層著火，發(fā)生少量的熱和煙。把抵達(dá)起火前的溫度點(diǎn)設(shè)為閩值，超越閾值零碎收回警報(bào)?！ ?/span>
散布式光纖傳感零碎除使用于高壓電力電纜測(cè)溫外。還可監(jiān)測(cè)電力零碎光纜。電力零碎光纜品種單一，加之我國地域?qū)拸V，各地環(huán)境差別很大，因此光纜的環(huán)境復(fù)雜，其中溫度和應(yīng)力是影響光纜功能的重要環(huán)境要素。因而，在監(jiān)測(cè)光纖斷點(diǎn)的一同也應(yīng)監(jiān)測(cè)光纜所處溫度和應(yīng)力狀況，這對(duì)光纜的毛病預(yù)警及維護(hù)具有普遍意義。
散布式光纖傳感器在高壓電力電纜中的裝置法通常有表貼式和內(nèi)絞合式。電纜外部的內(nèi)絞合光纖能對(duì)負(fù)載的變化做出疾速呼應(yīng)，而綁縛在電纜外表的表貼光纖由于受電纜外界環(huán)境以及電纜自身絕緣屏蔽層的影響，沒法真實(shí)跟蹤負(fù)載的實(shí)時(shí)變化狀況，僅能反映電纜四周環(huán)境的溫度變化狀況。
完畢語
基于散布式光纖傳感技巧的測(cè)量零碎已普遍使用于多個(gè)范疇。散布式光纖溫度測(cè)量零碎能在整條光纖的長度上，以間隔的陸續(xù)函數(shù)方式給出被測(cè)溫度隨光纖長度方向的變化信息。將其使用于電力零碎電纜、鐵塔等設(shè)備，實(shí)時(shí)測(cè)量其溫度、壓力等參數(shù)，并及時(shí)排險(xiǎn)，從而盡能夠增加經(jīng)濟(jì)損失，為電力設(shè)備平安運(yùn)轉(zhuǎn)提供保證。
此次實(shí)例講解是*次開始實(shí)例講解之路，肯定有許多需要修改的地方，請(qǐng)各位讀者多多建議。
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