基于分布式光纤光栅传感的温度测量系统

陈　曦，周　，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　400030)

0　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，经过不断发展完善已成为最具前途的温度测量技术之一[1-2]。国内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，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[3-6]。

文中设计了基于拉曼散射的分布式光纤电缆测温在线监测系统，以LabVIEW虚拟仪器软件为开发平台，进行系统软硬件设计。通过对拉曼散射信号的采集与处理并采用软件算法改善系统信噪比，然后解调显示出光纤沿线的温度分布。最后自行搭建实验平台对温度测量系统的功能及精度进行验证，使系统的各项技术参数达到预定要求。

图1　基于拉曼散射分布式光纤传感器的测量原理图

1　拉曼散射分布式光纤测温原理

如图1所示，能量为E0、持续时间为δt的泵浦脉冲光注入长度为L的光纤后，以速度v在光纤中传播，假设光纤是均匀的，且光纤在泵浦光波长和散射光波长下损耗系数相等，可得到光探测器接收到的光功率随时间变化的函数[7]：