[發明專利]基于光纖光柵的光纜接頭盒濕度監測方法及系統

在審

• 申請號: 202110810333.0
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN113607198A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 李任新;朱一峰;陳保豪;田霖;張承亮;陸國生
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司;廣東南方電力通信有限公司;深圳市特發信息股份有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D21/02
• 代理公司: 東莞領航匯專利代理事務所(普通合伙) 44645
• 代理人: 曾祥輝

1.基于光纖光柵的光纜接頭盒濕度監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

在規劃的局域內，選定一根待保護電力光纜，并在電力光纜上等距離安裝若干個光纜接頭盒；

在每個光纜接頭盒中均安裝一個傳感器，局域內的若干個所述傳感器共同形成實時監測組網；

若干個所述傳感器所形成的監測組網通過光纖與實時分析裝置通訊連接，所述實時分析裝置將各個傳感器實時監測的信號轉化后，傳輸給遠程終端；

所述遠程終端通過內置軟件，實時顯示所述傳感器在所述光纜接頭盒內監測的數據信息。

2.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的光纜接頭盒濕度監測方法，其特征在于，所述光纜接頭盒包括（101）以及固定連接在（101）上方，且尺寸相適配的（102），在所述（101）的底端固定連接有（103），在所述（101）的內部固定安裝有（104），在所述（101）和（102）的內部共同貫穿一根（105），所述（105）途經（104）的內部，在所述（101）和（102）之間的邊緣處分別開設有（106）和（107），所述（106）和（107）連通，所述（101）和（102）之間設置有（108），若干組所述傳感器均通過所述（105）中的一根光纖芯形成通訊連接結構。

3.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的光纜接頭盒濕度監測方法，其特征在于，在每個光纜接頭盒中均安裝一個傳感器，局域內的若干個所述傳感器共同形成實時監測組網的步驟之后，還包括：

所述光纜接頭盒中，溫度、濕度的變化，會促使FBG的布拉格反射波長和發生漂移，且變化量分別為和，從而計算出溫度、濕度變化值，并對濕度測量的溫度交叉敏感進行補償。

4.根據權利要求3所述的基于光纖光柵的光纜接頭盒濕度監測方法，其特征在于，所述傳感器為光纖光柵傳感器，所述光纖光柵傳感器包括“T”字形結構的（201），在所述（201）的外部涂覆一層（202），且在（201）的內部設有一（203），在所述（203）中設有用于對溫度、濕度敏感的（204）以及僅對溫度敏感的（205），所述（204）的涂覆層為（202），所述（202）為改性聚酰亞胺濕敏薄膜，所述（204）和（205）串聯在一起。

5.根據權利要求3所述的基于光纖光柵的光纜接頭盒濕度監測方法，其特征在于，利用所述變化量和，計算出溫度、濕度變化值的公式如下：

根據耦合模理論，FBG反射波長（=1，2）滿足下式：

（1）

式中，為FBG的有效折射率；（=1， 2）為FBG的光柵周期；等式右邊的第一項為由相對濕度變化量引起的彈光效應和溫度變化量引起的熱光效應共同作用的結果；第二項為和熱膨脹引起的FBG軸向應變之和。

6.根據權利要求5所述的基于光纖光柵的光纜接頭盒濕度監測方法，其特征在于，由于濕敏涂覆層和光纖之間相互約束，引起FBG1的軸向應變為自由狀態下的軸向應變與約束應變之差，由彈性理論可得：

（2）

（3）

式中、、分別為濕敏薄膜的濕膨脹系數、泊松比和彈性模量；、分別為濕敏薄膜和光纖包層橫截面半徑；考慮彈光效應、熱光效應及熱膨脹效應，FBG1的反射波長的相對變化量可表示為：

(4)

式中、分別為光纖有效彈光系數和熱光系數；分別為濕敏薄膜及光纖的線膨脹系數；、分別為FBG1的溫度和相對濕度靈敏度系數；

對于FBG2，由于，，故：

(5)

求解式（4）與式（5），即可獲得相對濕度變化值和溫度變化值。