[發明專利]一種基于光纖布拉格光柵的覆冰實時監測系統

在審

• 申請號: 202010550692.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111678628A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 張治國;王瀟瀟;顏哲昊;李路明;肖子洋;陳興;陳碩
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學;國網江西省電力有限公司信息通信分公司;全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01B11/06
• 代理公司: 北京睿馳通程知識產權代理事務所(普通合伙) 11604
• 代理人: 張文平

1.一種基于光纖布拉格光柵的覆冰實時監測系統，其特征在于，包括：光纖布拉格光柵傳感器、光纖光柵解調儀和OPGW光纜；

所述光纖布拉格光柵傳感器，包括：光纖光柵FBG1、光纖光柵FBG2和三角形懸臂梁，所述光纖光柵FBG1粘貼于所述三角形懸臂梁的外側，所述光纖光柵FBG2粘貼于所述三角形懸臂梁的內側，所述光纖布拉格光柵傳感器，固定于OPGW光纜上，用于測量因覆冰后產生的應力；

所述光纖光柵解調儀與所述光纖布拉格光柵傳感器相連，用于解調出所述光纖布拉格光柵傳感器產生應力后反饋給所述光纖光柵解調儀的波長值，通過所述波長值計算出復合波長偏移量,通過所述復合波長偏移量對覆冰厚度進行實時監測。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述三角形懸臂梁，包括：

第一端部，所述第一端部包括第一圓孔；

第二端部，所述第二端部圓弧直徑大于所述第一端部圓弧直徑，所述第二端部包括第二圓孔，所述第二圓孔與所述第一圓孔直徑相同；

側壁，所述側壁連接所述第一端部和第二端部同側；所述側壁與所述第一端部、第二端部圍成一個梯形孔。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述光纖光柵FBG1粘貼于所述側壁的外側；所述光纖光柵FBG2粘貼于所述梯形孔的靠近所述第二端部的內側。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，通過所述波長值計算出復合波長偏移量,通過所述復合波長偏移量對覆冰厚度進行實時監測，包括：

當OPGW光纜上附有覆冰時，使得三角形所述懸臂梁產生應力；

通過所述光纖光柵解調儀解調出所述光纖布拉格光柵傳感器產生應力后反饋給所述光纖光柵解調儀的波長值；

通過所述波長值計算出復合波長偏移量，獲得覆冰厚度與所述復合波長偏移量的關系，計算出覆冰厚度。

5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述覆冰厚度滿足如下計算公式：

y＝kΔλ

其中，y是覆冰厚度，k是常數，Δλ是復合波長偏移量。

6.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述通過所述波長值計算出所述復合波長偏移量，包括：

將光纖光柵FBG1在光纖布拉格光柵傳感器產生應力前后的波長值做差，得到光纖光柵FBG1波長偏移量；

將光纖光柵FBG2在光纖布拉格光柵傳感器產生應力前后的波長值做差，得到光纖光柵FBG2波長偏移量；

將所述光纖光柵FBG2波長偏移量與所述光纖光柵FBG1波長偏移量做差，得到復合偏移量。

7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述應力和所述復合波長偏移量之間的關系計算式如下：

Δλ_B1＝K_T1ΔT+K_ε1ε (1)

Δλ_B2＝K_T2ΔT+K_ε2ε (2)

(2)-(1)

Δλ＝Δλ_B2-Δλ_B1＝2K_ε2ε

其中，Δλ_B1是光纖光柵FBG1波長偏移量，Δλ_B2是光纖光柵FBG2波長偏移量，Δλ是復合波長偏移量，K_T1是溫度系數，K_T2是溫度系數，K_T1＝K_T2，ΔT是溫度變化量，K_ε1是壓變系數，K_ε2是壓變系數，K_ε1＝-K_ε2，ε是壓變。

8.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述復合波長偏移量為1-2nm。