本發(fā)明涉及電氣測量，特別涉及一種基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、局部放電（簡稱局放）是導(dǎo)致電纜及電氣設(shè)備絕緣老化的主要原因之一。早期的局放雖然不會直接使電氣設(shè)備絕緣擊穿，但會導(dǎo)致絕緣快速劣化，對電力設(shè)備的安全運(yùn)行產(chǎn)生威脅。因此，可靠而有效的在線局放監(jiān)測手段對電力設(shè)備運(yùn)維和絕緣狀態(tài)評估具有重要意義。

3、近年來，隨著光纖傳感技術(shù)與光電技術(shù)的發(fā)展，利用光纖聲波傳感器進(jìn)行局放檢測的研究日益增多，由此衍生出的光纖局放聲波傳感器主要有：光纖布拉格光柵傳感器（fbg），非本征光纖法布里珀羅傳感器（efpi），光纖干涉儀型傳感器（ofi），上述傳感器各具優(yōu)勢，可適用于不同的監(jiān)測環(huán)境，但仍存在著諸如靈敏度較低、高電場環(huán)境應(yīng)用安全性低、傳感部分與解調(diào)部分難以空間分離等問題。

4、線型腔光纖激光器（lcfl）是一種兼具傳感能力的光纖激光器，可以輸出極窄線寬（<10?khz）的高相干光源。lcfl作為傳感單元使用時，采用光纖干涉儀進(jìn)行信號解調(diào)可獲得接近熱力學(xué)極限值的超高靈敏度。并且lcfl傳感單元與解調(diào)系統(tǒng)本征獨(dú)立，應(yīng)用于運(yùn)行電力設(shè)備檢測時易實(shí)現(xiàn)二者的空間分離。lcfl與傳統(tǒng)的ofi相比，其檢測靈敏度僅與諧振腔單位長度變化量成正比而與諧振腔絕對長度無關(guān)，通過長約3cm的傳感長度就可達(dá)到與ofi相當(dāng)?shù)撵`敏度。但在實(shí)際使用過程中，lcfl的光源本征特性會使其在局放長距離檢測時受外部光反饋影響，導(dǎo)致檢測性能急劇下降。目前，大多研究使用抑制手段來處理外部光反饋的影響，這種方法簡單實(shí)用但并不能使lcfl的傳感靈敏度得以提升，針對微小待測量仍有一定的局限性。外部光反饋引入方法可以通過外部光反饋調(diào)節(jié)lcfl的出射線寬，進(jìn)而提升lcfl的傳感靈敏度，lcfl的應(yīng)用效果得以增強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，基于半導(dǎo)體激光外部光反饋理論提出了外部光反饋引入方法，通過調(diào)節(jié)引入光反射率使lcfl獲得最小線寬，從而提升其靈敏度，有效解決了lcfl因本征光源特性而導(dǎo)致的長距離應(yīng)用靈敏度降低的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，包括：線型腔光纖激光器、可調(diào)節(jié)光衰減器、泵浦激光器、波分復(fù)用器、光隔離器、光纖環(huán)形器、耦合器、耦合器、平衡光電探測器、濾波器和示波器；

4、泵浦激光器與波分復(fù)用器的第一端口連接，波分復(fù)用器的第二端口與線型腔光纖激光器的一端連接，線型腔光纖激光器的另一端與可調(diào)節(jié)光衰減器的一端連接；

5、可調(diào)節(jié)光衰減器的另一端口與耦合器的第一輸出端口連接，波分復(fù)用器的第三端口與耦合器的輸入端口連接，所述線型腔光纖激光器、波分復(fù)用器、耦合器和可調(diào)節(jié)光衰減器構(gòu)成的閉環(huán)回路為光反饋引入結(jié)構(gòu)；

6、耦合器的第二輸出端口與光隔離器的輸入端口連接，光隔離器的輸出端口與光纖環(huán)形器的第一端口連接，光纖環(huán)形器的第二端口與耦合器的第一端口連接；

7、耦合器第二端口與平衡光電探測器連接，耦合器的第三端口與干涉臂連接，耦合器的第四端口與參考臂連接，干涉臂與第一法拉第反射鏡連接，參考臂與第二法拉第反射鏡連接；

8、光纖環(huán)形器的第三端口與平衡光電探測器連接，平衡光電探測器與濾波器連接，濾波器與示波器連接。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步的限定，所述第一法拉第反射鏡和第二法拉第反射鏡的晶體旋轉(zhuǎn)角均為90°。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步的限定，所述泵浦激光器為980nm泵浦激光器，所述980nm泵浦激光器采用單模泵浦激光器，所述980nm泵浦激光器的輸出功率在設(shè)定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。

11、作為本發(fā)明進(jìn)一步的限定，所述線型腔光纖激光器為鉺鐿共摻型線型腔光纖激光器。

12、作為本發(fā)明更進(jìn)一步的限定，所述線型腔光纖激光器的中心波長位于1550?nm波段。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的限定，所述耦合器、耦合器的分光比為1:1。

14、作為本發(fā)明進(jìn)一步的限定，所述平衡光電探測器用于將兩路光信號合并為一路電信號輸出，平衡光電探測器的檢測帶寬大于100?mhz。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步的限定，所述濾波器為60-300?khz的帶通濾波器。

16、作為本發(fā)明進(jìn)一步的限定，泵浦激光器、波分復(fù)用器、光隔離器、光纖環(huán)形器、耦合器、耦合器、可調(diào)節(jié)光衰減器、平衡光電探測器和濾波器均集成于具有振動隔離功能的機(jī)箱中。

17、作為本發(fā)明進(jìn)一步的限定，獲取線型腔光纖激光器的光柵耦合系數(shù)、柵區(qū)長度、線寬增益因子，使用可調(diào)節(jié)光衰減器固定外部光反射率；

18、根據(jù)外部光反饋系數(shù)計(jì)算公式，為傳導(dǎo)光纖長度值，分別計(jì)算出線型腔光纖激光器在與時的傳導(dǎo)光纖長度值和，由此確定光反饋引入結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳導(dǎo)光纖長度在~之間；

19、對比光反饋引入結(jié)構(gòu)連接前后線型腔光纖激光器的輸出結(jié)果，以驗(yàn)證光反饋引入結(jié)構(gòu)的成功搭建。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

21、1、本發(fā)明基于半導(dǎo)體激光外部光反饋理論提出了外部光反饋引入策略，通過lcfl相關(guān)參數(shù)與外部光反饋系數(shù)的值設(shè)計(jì)光反饋引入結(jié)構(gòu)，有效解決了lcfl因本征光源特性而導(dǎo)致的長距離應(yīng)用困難的問題，對于同類型具有光源性質(zhì)的光纖傳感器具有參考價值。

22、2、本發(fā)明提出的外部光反饋引入結(jié)構(gòu)lcfl光纖局放傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，在高電壓環(huán)境中使用安全性高，能廣泛適應(yīng)多種檢測場景。

23、3、外部光反饋的引入對lcfl的輸出線寬進(jìn)行調(diào)制，使lcfl的線寬變窄，極大提升了lcfl的檢測靈敏度，在長距離微小量在線監(jiān)測中具有重要的應(yīng)用價值。

24、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

2.如權(quán)利要求1所述的基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

3.如權(quán)利要求1所述的基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

4.如權(quán)利要求1所述的基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

5.如權(quán)利要求4所述的基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

6.如權(quán)利要求1所述的基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

7.如權(quán)利要求1所述的基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

8.如權(quán)利要求1所述的基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

9.如權(quán)利要求1所述的基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

10.如權(quán)利要求1所述的基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電氣測量技術(shù)領(lǐng)域。提供了一種基于外部光反饋引入結(jié)構(gòu)的線型腔光纖局放傳感系統(tǒng)，包括：線型腔光纖激光器、可調(diào)節(jié)光衰減器、泵浦激光器、波分復(fù)用器、光隔離器、光纖環(huán)形器、1×2耦合器、2×2耦合器、平衡光電探測器、濾波器和示波器；基于半導(dǎo)體激光外部光反饋理論提出了外部光反饋引入方法，通過調(diào)節(jié)引入光反射率使LCFL獲得最小線寬，從而提升其靈敏度，有效解決了LCFL因本征光源特性而導(dǎo)致的長距離應(yīng)用靈敏度降低的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：譙繼賢,楊鶴,張磊,原思林,陳麒麟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：特變電工（德陽）電纜股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2