[實用新型]一種基于布里淵散射雙峰激勵式監測儀

有效

• 申請號: 201420391622.7
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN204007656U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 馬鵬程
• 申請（專利權）人: 鞍山鵬澤偉業科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01K11/32;G01L1/24
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本實用新型涉及測試計量領域，尤其涉及一種基于布里淵散射雙峰激勵式監測儀。

背景技術

電氣化是現代社會發展水平的重要標志，電力作為基礎能源與現代社會息息相關，電網安全維系國家安全。隨著我國電力需求的快速增長，區域管理以及全國聯網戰略的實施，保證電網安全經濟運行，提高能源利用效率已成為我國電力系統面臨的關鍵性和緊迫性問題。

目前，布里淵傳感器在電氣化領域中應用廣泛，最大優勢是可以實現溫度和應變的長距離分布式的測量，其空間分辨率可達厘米級，傳感距離可達上百公里，但是目前普遍使用過程中，由布里淵系統中的微波光電調制器發出的脈沖信號為單峰脈沖，布里淵頻譜測量的頻率和分辨率此消彼長，相互矛盾，達不到同時提高的效果；而且輸配電線遍布我國各地，在長期運行中受到雨雪、冰凍、日照、電磁感應、化學腐蝕以及電荷載流量等影響，會導致輸配電線的負荷變化或老化，從而引起輸配電線溫度的變化、應力的變化。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于布里淵散射雙峰激勵式監測儀，采用雙峰激勵式脈沖信號，布里淵頻譜測量的頻率分辨率和空間分辨率同時提高，解決了兩者之間的矛盾，而且單模光纖的四周用聚丙烯腈基碳纖維封裝，碳纖維間隙用環氧樹脂浸潤，可以提高系統的空間分辨率和測量精度，包覆碳纖維的單模光纖還具有高強度、耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、耐疲勞、抗氫擾等特性。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案實現：

一種基于布里淵散射雙峰激勵式監測儀，包括半導體激光器、耦合器一、耦合器二、耦合器三、偏振控制器一、偏振控制器二、微波光電調制器、光電探測器、脈沖發生器、微波混頻器、本地振蕩器、匹配濾波器、信息采集與處理器、單模光纖，所述的半導體激光器與耦合器一的輸入端連接，耦合器一的一個輸出端與偏振控制器一連接，偏振控制器一與微波光電調制器連接，脈動發生器設置在微波光電調制器上，微波光電調制器與耦合器二的一個輸入端連接，耦合器二的一個輸出端與單模光纖連接，耦合器二的另一輸出端與耦合器三的一個輸入端連接；

耦合器一的另一個輸出端與偏振控制器二連接，偏振控制器二與耦合器三的另一個輸入端連接，耦合器三的輸出端與光電探測器、微波混頻器、匹配濾波器、信息采集與處理器依次連接，本地振蕩器設置在微波混頻器上。

所述的光電探測器為PbSe探測器。

所述的半導體激光器光源中心波長是1550nm。

利用布里淵監測儀進行傳感信號監測的方法，步驟如下：

由半導體激光器發出的連續光經過耦合器一分成兩路，一路光作為本振光，經過偏振控制器二，到達耦合器三；另一路光經偏振控制器一后，由微波光電調制器的脈沖發生器作用調制成雙正弦脈動光，雙正弦脈動光波之間的時間間隔設定在小于一個聲子壽命時間，脈動光波經耦合器二進入單模光纖，產生的背向布里淵散射光進入耦合器三與本振光進行相干檢測，相干后高頻信號通過光電探測器、微波混頻器、本地振蕩器和匹配濾波器進行下變頻，再通過匹配濾波器進入信息采集與處理器。

所述的微波光電調制器產生的脈沖光為脈動周期1.5ns，脈動間隔4ns的雙峰正弦脈動信號，實現了空間分辨率15cm，溫度/應力測量精度為±0.5℃/+15με的測量。

所述的微波光電調制器產生的脈沖光為正弦正半周脈沖光。

所述的單模光纖為G.625單模光纖，在光纖的四周用Φ10μm的聚丙烯腈PAN基碳纖維封裝，碳纖維間隙用環氧樹脂浸潤，由此形成單模光纖外涂敷層。

與現有的技術相比，本實用新型的有益效果是：

(1)采用相關雙峰激勵技術，提高布里淵頻譜的強度。利用布里淵頻譜的振蕩特性，精確地得到布里淵頻移；在充分利用散射光的強相干性的同時，采用外差相干法檢測布里淵頻移信號，提高系統的空間分辨率和測量精度。

(2)碳纖維質量很輕，用它封裝的光纖傳感器適合敷設在架空電力線上，同時碳纖維還具有高強度、耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、耐疲勞、抗氫擾等特性。由于碳纖維固化在光纖外部，使光纖只有軸向應變，徑向應變近似為零，使得光纖測量靈敏度提高一倍多。

附圖說明

圖1是本實用新型雙峰激勵式布里淵傳感原理圖。

圖2是包覆碳纖維的單模光纖剖面圖。