[實用新型]一種應用于電力設備測溫的光纖光柵解調儀

有效

• 申請號: 201320016614.X
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN203083738U
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 顧一豐
• 申請（專利權）人: 上虞市電力公司;國家電網公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 蔣衛東

技術領域

本實用新型涉及一種應用于電力設備測溫的光纖光柵解調儀。

背景技術

自從1978年，加拿大通信研究中心的K．0．Hill和他的同事首先發現光纖光敏性，并且采用駐波寫入法獲得自感應光柵，1989年Morey首次將光纖Bragg光柵(FBG)用作傳感以來，光纖光柵傳感器在世界范圍內受到了廣泛重視，得到了持續快速的發展。光纖Bragg光柵（FBG）是最近幾年發展最為迅速的一種新型光纖無源器件。

由于電力系統中的設備大都處在強電磁場中，傳統的電類溫度傳感器易受電磁干擾，無法實現在線精密測量，而紅外輻射測溫由于不具備掃描功能和儀器本身距離系統的限制存在很大的局限性，且無法直接解決電氣設備內部溫度的實時監測問題。光纖光柵傳感技術作為近年來發展起來的一門嶄新的技術，具有抗電磁干擾能力強、體積小巧、精度高、易安裝、組網方便、耐久性好等優點，已成為近年來研究的熱點，并已廣泛應用于發電廠、變電站、配電房等場合。

光纖光柵傳感器的基本工作原理是利用光纖光柵的反射或透射峰的波長與光柵的折射率調制周期以及纖芯折射率有關，而外界溫度或應變的變化會影響光纖光柵的折射率調制周期和纖芯折射率，從而引起光纖光柵的反射或透射峰波長的變化。因此因而如何準確地檢測出光纖光柵反射波長的微小偏移量是光纖光柵傳感器實用化的關鍵技術。目前的光纖光柵解調技術主要有以下幾種方式：

1?光譜儀檢測法

光譜儀檢測法是利用光譜儀中的CCD探測器監測傳感光柵反射光中不同波長的光強分布，當光波長發生偏移時，光強分布會隨之改變，依此計算相應的波長偏移量。此方法最傳統最直接且結構簡單，但高分辨率的光譜分析儀價格昂貴、體積較龐大，受此限制光譜儀監測法多在實驗室使用，少用于實地測量。

2?邊緣濾波法

利用波分耦合器在一定波長范圍內耦合器的效率和波長大致呈線性關系這一特性，寬帶光源輸出的光信號經由傳感光柵反射后進入到波分耦合器中，耦合器的輸出光經光電探測器轉換成為電信號，并經相應處理消除光功率變化的影響后，即可得到波長變化量。該方法盡管電路簡單，但測量分辨率比較低。

3?可調匹配光柵濾波法

匹配光柵濾波法需要傳感光柵和參考光柵兩個參數完全相同的光纖光柵。參考光柵貼在PZT壓電陶瓷片上，在驅動元件的作用下輸出控制電壓，驅動PZT來跟蹤傳感光柵的波長變化，使得參考光柵和傳感光柵的反射波長在某個時刻一致，完成傳感光柵信號的解調。

匹配光柵法結構簡單、信噪比高可以得到較高分辨率，但該方法要求參考光柵和傳感光柵嚴格匹配，且傳感光柵的測量范圍受限于參考光柵應變量沒，同事由于壓電陶瓷響應速度有限，因此該方法對于頻率較高的物理量測量功能有限，只能用于測量靜態或低頻變化的物理量。

4?可調波長激光器法

可調波長激光器的布拉格光纖光柵傳感器系統的輸入光源為可調波長激光器，當激光器的輸出波長發生連續性改變時，如果激光器輸出的窄帶光的中心波長與FBG的布拉格波長匹配時，探測器探測到的光強極大值即為光纖光柵的布拉格波長。可調波長激光器的特性決定了可調波長激光器的分辨率，測量速度及測量范圍等參數。由各種測量經驗可知，采用可調波長激光器法對光纖光柵布拉格波長進行測量，其精度為0.1%-0.2%自由光譜區FSR。

可調波長激光器的優點是探測信號具有較高的信噪比，較高的輸出功率，較窄的激光光譜帶寬，可實現多個光纖光柵的復用。但是較高的價格限制了可調諧波長激光器的使用。從而使其只能應用在具有較高要求的場合。

5?非平衡M-Z干涉解調法

非平衡干涉法是采用非平衡干涉儀把傳感光柵的波長參量轉變成相位參量，通過檢測干涉儀輸出信號實現波長檢測可提高檢測靈敏度。

該方法可提供寬帶寬、高分辨率的解調能力，可用于測量動態應變，但這種方法只能結合時分復用技術實現多個光柵的波長移位檢測，不適用于波分復用系統，且檢測相位參量系統的復雜度、技術難度較高。

發明內容

為解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種應用于電力設備測溫的光纖光柵解調儀，其抗干擾能力強，性能穩定，精度高，反應速度快，降低噪音的同時也降低了生產成本。

本實用新型為達到上述的目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種應用于電力設備測溫的光纖光柵解調儀，包括光源模塊，所述光源模塊與光分路器信號連接，所述光分路器分別與光纖光柵傳感器、光電轉換模塊信號連接；所述光電轉換模塊與信號處理模塊信號連接，所述信號處理模塊分別與光源模塊、協議轉換模塊信號連接；所述協議轉換模塊與檢測層線路連接。