基于分布式光纤光栅传感的温度测量系统.pdf

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1、2014拄仪表技术与传感器2014第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3基于分布式光纤光栅传感的温度测量系统陈曦，周涑，孙超，杜林，杨涛(1．重庆市电力公司南岸供电局，重庆400060；2．重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆40oo30)摘要：基于拉曼散射原理设计了分布式光纤光栅测温系统。以LabVIEW为开发平台，对系统的数据采集和处理部分进行了软硬件设计。通过检测Anti—stokes光和Stokes光两者光强的比值解调出散射区的温度信息，利用软件去噪算法改善系统信噪比，提高了系统的测量精度。通过测量精度试验验证，系统

2、精度较高，能实现光纤沿线温度的分布式测量，为分布式光纤测温技术在电缆温度在线监测中的应用提供了重要参考。关键词：分布式温度测量；拉曼散射；光纤光栅传感；LabVIEW中图分类号：TM64文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)03—0008—03DesignandImplementationofTemperatureMeasurementSystemBasedonDistributedFiberGratingSensorCHENXi，ZHOUQuan，SUNChao，DULin，YANGTao(1．Nan’anElectricPowerBureau，Chongq

3、ingElectricCompany，Chongqing400060China；2．StateKeyLaboratoryofPowerTransmissionEquipment&SystemSecurityandNewTechnology，ChongqingUniversity，Chongqing4O0O30China)Abstract：Introducesthedesignofadistributedtemperaturemeasurementsystemoffiber—opticcablebasedOnRamanscatter—ing．Designedhardwarean

4、dsoftwareprogramofdataacquisitionandprocessingonthedevelopmentplatformLabVIEW．Demodula-ringthetemperatureinformationofthescatteringregionbytheirlightintensityratioofanti—Stokeslightandstokeslight．Thesystemsignal-to·-noiseratioisimprovedbysoftwaredigitalcumulativeaveragemethodwhichalsoimprov

5、esthesystemtemperaturemeas-urementaccuracy．Thesystemrealizedthedistributedtemperaturemeasurementalongtheopticalfiber，whichprovidesallimportantreferencefordistributedtemperaturemeasurementtechnologyinonlinemonitoringofcable．Keywords：distributedtemperaturemeasurement；ramanscattering；fibergrat

6、ingsensor；LabVIEW0引言电力电缆在输电线路中广泛运用，但由于电缆在工作时会因过载等原因而发热升温，使其绝缘性能劣化，进而发展成为绝缘击穿乃至火灾，因此对其温度进行在线监测具有重要意义。光纤与其他传感器相比，具有抗电磁，耐高温，对温度、应变等外界变化敏感，且价格便宜等一系列优势，因此基于光纤传感器技术的分布式光纤温度测量技术得到广泛关注，经过不图1基于拉曼散射分布式光纤传感器的测量原理图断发展完善已成为最具前途的温度测量技术之一。国内到光探测器接收到的光功率随时间变化的函数：外很多学者对分布式光纤温度测量技术进行了大量研究实验，P(t)=-~EopFexp(一倒

7、)(1)发现分布式光纤测量技术在电力系统故障的在线监测方面具有良好的应用前景。式中：，为单位长度上的光后向散射系数；p为后向散射因子；OL文中设计了基于拉曼散射的分布式光纤电缆测温在线监为入射光单位长度上的损耗系数。测系统，以LabVIEW虚拟仪器软件为开发平台，进行系统软硬根据光功率测量值在不同时问与光纤位置对应关系，能得件设计。通过对拉曼散射信号的采集与处理并采用软件算法到光功率为光纤位置的函数。由于Stokes拉曼散射光受温度影响很小，而Anti—stokes改善系统信噪比，然后解调显示出光纤沿线