專利名稱：一種基于分布式光纖的對電纜溫度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測裝置，特別是一種基于分布式光纖的對電纜溫度檢測裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在為了城市建設(shè)的需要，作為電力主線的輸電電纜很多已經(jīng)從電線桿上轉(zhuǎn)而放入地下管道中，由于電力是一個城市的重要能源，它的可靠、安全對于人民的生活及生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用，而高壓電纜在長期的運行中，可能因絕緣老化形成局部放電，局部的放電進而造成惡性循環(huán)釀成電纜爆炸和火災(zāi)，現(xiàn)在為了對運行中的高壓電纜進行安全運行的監(jiān)測，在一些重要的節(jié)點安裝使用了紅外線測溫儀、紅外線成像儀、感溫電纜、溫度采樣點式測溫等設(shè)備，但是它們對于長距離的輸電電纜也無法進行防患于未然的監(jiān)測，一般是發(fā)生事故后才能報警，在電纜的運行中無事故前的監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄，無事故前的預(yù)報。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中對于高壓電纜的運行中利用紅外線測溫儀、紅外線成像儀、感溫電纜等儀器進行溫度檢測所存在的無事故前的數(shù)據(jù)記錄、無事故前的預(yù)報等問題，提供一種能夠?qū)崟r對高壓電纜運行中溫度變化進行檢測的基于分布式光纖的對電纜溫度檢測裝置。本實用新型設(shè)計一種基于分布式光纖的對電纜溫度檢測裝置，包括高壓電纜、監(jiān)控計算機，其特征在于在高壓電纜的表面設(shè)置有檢測光纖，在光纖上串接有二極管激光器和光耦合器、光纖濾波器，光耦合器和光纖濾波器分別接有光電測溫儀，光電測溫儀和二極管激光器經(jīng)信號處理電路接監(jiān)控計算機。檢測光纖可以設(shè)置在高壓電纜的護套內(nèi)。檢測光纖可以纏繞成圈狀放置在待測部位，纏繞成圈檢測光纖可以放置在電器設(shè)備上。本實用新型的優(yōu)點是能對于電纜實現(xiàn)實時的溫度監(jiān)控，且能對于電纜的任意段進行任意溫度等級的報警值設(shè)定，可以防患于未然地對于高壓電纜進行運行的監(jiān)控。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明，附

圖1為本實用新型的光纖與電纜檢測的總體分布結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2為本實用新型的光纖連接結(jié)構(gòu)示意圖，具體實施方式
圖中包括高壓電纜1、監(jiān)控計算機2，其特征在于在高壓電纜1的表面設(shè)置有檢測光纖3，在檢測光纖3上串接有二極管激光器4和光耦合器5、光纖濾波器6，光耦合器5和光纖濾波器6分別接有光電測溫儀7，光電測溫儀7和二極管激光器4經(jīng)信號處理電路7接監(jiān)控計算機2。檢測光纖3可以設(shè)置在高壓電纜1的護套內(nèi)。檢測光纖4可以纏繞成圈狀放置在待測部位，纏繞成圈檢測光纖4可以放置在電器設(shè)備上。
光纖的溫度傳感原理的主要依據(jù)是光纖的光時域反射(OTDR)原理以及光纖的背向拉曼散射溫度效應(yīng)。當一個光脈沖從光纖的一端射入光纖時，這個光脈沖會沿著光纖向前傳播，在傳播中的每一點都會產(chǎn)生反射，反射之中有一小部分的反射光的方向正好與入射光的方向相反(亦可稱為“背向“)這種背向反射光的強度與光纖中的反射點的溫度有一定的相關(guān)關(guān)系。反射點的溫度(該點的光纖的環(huán)境溫度)越高，反射光的強度也越大。也是說，背向反射光的強度可以反映出反射點的溫度。利用這個現(xiàn)象，若能測量出背向反射光的強度，就可以計算出反射點的溫度，這就是利用光纖測量溫度的基本原理。而系統(tǒng)的空間定位功能則通過測量從激光脈沖發(fā)出到背向反射光回來的時間差實現(xiàn)。
以下用公式來表達當波長為λo的激光入射到光纖中，它在光纖中傳輸?shù)耐瑫r不斷產(chǎn)生后向散射光波，這些后向散射光被中除有一與入射光波長相同的很強的中心譜線之外，在其兩側(cè)，還存在著λo-Δλ及λo+Δλ的兩條譜線。中心譜線為瑞利散射譜線，長波一側(cè)波長為λs(λs＝λo+Δλ)的譜線稱為斯托克斯線(stokes)，短波一側(cè)波長為λa(λa＝λo+Δλ)的譜線稱為反斯托克斯線(antistokes)。根據(jù)拉曼散射理論，在自然拉曼散射條件下，反斯托克斯光強Ia與斯托克斯光強Is的比值R(T)為R(T)＝Ia/Is＝(λs/λa)4*exp(-hcu/kT)式中h為普朗克常量；c為真空中的光速；u為波數(shù)偏移量；k為波爾茲曼常量；T為熱力學(xué)溫度。
從式中可以看出，R(T)僅與溫度T有關(guān)，而與光強、入射條件、光纖幾何尺寸及光纖成分無關(guān)。據(jù)此，我們可以借助探測反斯托克斯及斯托克斯后向拉曼散射光強之比值來實現(xiàn)溫度絕對測量。
具體使用時將檢測光纖3敷放在高壓電纜1的表面或直接將檢測光纖3嵌入到高壓電纜1的保護套內(nèi)，如果是檢測一個有限空間的溫度則可以將檢測溫光纖3纏繞成圈狀，固定在待測部位，在監(jiān)控計算機2的控制下，二極管激光器4往檢測光纖3內(nèi)發(fā)送一個波長為λ。的激光，然后從光纖濾波器6連續(xù)獲得反射光的反斯托克斯及斯托克斯后向兩條譜線，同時比對二極管激光器4的原始參考信號，接入光電測溫儀7后獲得溫度值。并且可以根據(jù)發(fā)出光脈沖的時間及接收到的連續(xù)的反射光的時間，通過監(jiān)控計算機2計算得反射點的具體距離，通過監(jiān)控計算機2直觀顯示檢測光纖3監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境溫度分布情況。提供溫度過熱報警，以及溫升報警，即在指定一段時間內(nèi)，檢測光纖3監(jiān)測區(qū)域環(huán)境溫度上升過快，超過了設(shè)定溫度，進行報警。實現(xiàn)檢測光纖3監(jiān)測區(qū)域的事故早期預(yù)測，防患于未然。當檢測光纖3監(jiān)測區(qū)域溫度升高，超過報警值時，系統(tǒng)能提供報警并準確確定升溫位置，指導(dǎo)檢修維護工作。系統(tǒng)提供電子地圖，直觀顯示現(xiàn)場光纜分布和走向。可以按照用戶要求劃分區(qū)間，提供各分區(qū)的檢測光纖3分布和溫度曲線，提供各分區(qū)的平均溫度、在線溫升變化等圖文資料，各分區(qū)可以設(shè)置不同的溫度報警值和溫升報警值。系統(tǒng)電腦具有局域網(wǎng)絡(luò)接口，可與相應(yīng)的管理網(wǎng)絡(luò)相連，實現(xiàn)信息的共享，連結(jié)局域網(wǎng)的計算機可同樣具有溫度顯示和報警功能。本實用新型也可以用于各種電器設(shè)備的溫度監(jiān)測。
權(quán)利要求1.一種基于分布式光纖的對電纜溫度檢測裝置，包括高壓電纜、監(jiān)控計算機，其特征在于在高壓電纜的表面設(shè)置有檢測光纖，在檢測光纖上串接有二極管激光器和光耦合器、光纖濾波器，光耦合器和光纖濾波器分別接有光電測溫儀，兩路光電測溫儀和二極管激光器經(jīng)信號處理電路接監(jiān)控計算機。
2.按權(quán)利要求1所述的一種基于分布式光纖的對電纜溫度檢測裝置，其特征在于檢測光纖可以設(shè)置在高壓電纜的護套內(nèi)。
3.按權(quán)利要求1所述的一種基于分布式光纖的對電纜溫度檢測裝置，其特征在于檢測光纖可以纏繞成圈狀放置在待測部位。
4.按權(quán)利要求3所述的一種基于分布式光纖的對電纜溫度檢測裝置，其特征在于纏繞成圈檢測光纖可以放置在電器設(shè)備上。
專利摘要本實用新型涉及一種基于分布式光纖的對電纜溫度檢測裝置，包括高壓電纜、監(jiān)控計算機，其特征在于在高壓電纜的表面設(shè)置有檢測光纖，在檢測光纖上串接有二極管激光器和光耦合器、光纖濾波器，光耦合器和光纖濾波器分別接有光電測溫儀，光電測溫儀和二極管激光器經(jīng)信號處理電路接監(jiān)控計算機。檢測光纖可以設(shè)置在高壓電纜的護套內(nèi)。檢測光纖可以纏繞成圈狀放置在待測部位。本實用新型的優(yōu)點是能對于電纜實現(xiàn)實時的溫度監(jiān)控，且能對于電纜的任意段進行任意溫度等級的報警值設(shè)定，可以防患于未然地對于高壓電纜進行運行的監(jiān)控。
文檔編號G01K11/32GK2844873SQ200520042619
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者陳延寧, 何琴, 蔡克民, 張金成, 翟筆發(fā) 申請人:上海久東電氣自動化集成有限公司