CN111337118A - 一种分布式光纤振动传感分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式光纤振动传感分析系统，沿监测方向布置有传输光纤，在传输光纤的输入端通过输入耦合器分别接入用于输入监测信号的激光输入组件和用于获取监测信号的光电分析组件。传输光纤上等间距的设有若干振动监测节点，引出若干条端部设有反射镜的多模光纤形成振动监测单元，振动单元可根据监测要求可拆装的连接于振动监测节点上。本发明可实现对于重要电缆监测区域的灵活布置，并且更替、重设便捷迅速，能够实现对于重要电缆的全时间长效监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电力工程领域的分布式光纤振动传感分析系统。
背景技术
随着用电负荷密度的增长，电力电缆的载荷不断上升。超导电缆因其超强的带载能力，成为保障高负荷长时间供电的解决手段。国内已建成首条公里级超导电缆，超导电缆的建设应用及运维管理技术正日益成熟。由于超导电缆的造价高，运维工作相对普通电力设施存在诸多特殊性。针对电缆运行状态、运行环境、外破风险的全方位、全时段在线监测技术，成为超导电缆安全稳定运行的重要支撑。包括人工巡视、无人机监控在内的现有常规电缆外部监控技术手段难以满足需求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种分布式光纤振动传感分析系统，其能够实现对于电缆的全时间长效监控，监控准确性高、可靠性强。
实现上述目的的一种技术方案是：一种分布式光纤振动传感分析系统，包括传输光纤、振动监测单元、激光输入组件和光电分析组件；
所述激光输入组件包括依次连接的窄带激光器、调制器和光信号放大器，所述激光输入组件通过一个输入耦合器接入所述传输光纤的输入端；
所述光电分析组件包括依次连接的光电传感器、数据存储模块和后台分析计算机，所述光电传感器的输入端接入所述输入耦合器的输出端；
所述传输光纤为单模光纤，在所述传输光纤的传输方向上等间距的设有若干振动监测节点，在每个振动监测节点上设有一个1*n的节点耦合器，每个节点耦合器与n根引出单模光纤连接，每根引出单模光纤的端部为多模光纤连接头；
所述振动监测单元包括一根多模光纤和设置在多模光纤端部的反射镜，所述多模光纤通过所述多模光纤连接头可拆装的与所述引出单模光纤连接。
进一步的，所述后台分析计算机通过振动监测单元反馈的振动信号回馈时间判断振动位置；所述后台分析计算机通过若干个相邻振动监测单元的连续振动信号强度和时间关系来判断之别振动类型。
本发明的一种分布式光纤振动传感分析系统，沿监测方向布置有传输光纤，在传输光纤的输入端通过输入耦合器分别接入用于输入监测信号的激光输入组件和用于获取监测信号的光电分析组件。传输光纤上等间距的设有若干振动监测节点，引出若干条端部设有反射镜的多模光纤形成振动监测单元，振动单元可根据监测要求可拆装的连接于振动监测节点上。本发明可实现对于重要电缆监测区域的灵活布置，并且更替、重设便捷迅速，能够实现对于重要电缆的全时间长效监控。
附图说明
图1为本发明的一种分布式光纤振动传感分析系统的拓扑结构示意图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的一种分布式光纤振动传感分析系统，包括传输光纤1、振动监测单元2、激光输入组件和光电分析组件，用于对重点电缆区域进行长效监测。
其中，传输光纤1为单模光纤，传输光纤1沿着待监测电缆的方向进行敷设，沿敷设路径等间距的设有若干个振动监测节点。图1中，每个振动监测节点通过一个节点耦合器11向外引出一条引出单模光纤12，在实际应用中，节点耦合器为1*n耦合器，每个耦合器可向外引出n条引出单模光纤，引出单模光纤布置于节点耦合器所处位置的周边范围，从而使得任意一个节点耦合器形成一个监控区域。每根引出单模光纤12的端部为多模光纤连接头13，连接一个振动监测单元2。
振动监测单元2包括一根多模光纤21和设置在多模光纤端部的反射镜22，多模光纤21通过多模光纤连接头可拆装的与引出单模光纤连接。多模光纤21用以对振动行为进行监测，因此需要根据实地情况进行不一样的布置。例如可布置形成围栏结构将监控区域进行包围，或者可以形成设传感器，设置于监测关键位置。当实际监测环境发生改变，或者需要对损坏的振动监测单元2进行更替时，多模光纤连接头13及可拆卸的振动监测单元2可便捷高效的进行现场重新布置。
激光输入组件包括依次连接的窄带激光器31、调制器32和光信号放大器33(EDFA)，激光输入组件通过一个输入耦合器34接入传输光纤的输入端。光电分析组件包括依次连接的光电传感器35、数据存储模块36和后台分析计算机37，光电传感器的输入端接入输入耦合器的输出端。在实际应用中，窄带激光器31、调制器32、光信号放大器33、输入耦合器34、光电传感器35和数据存储模块36可以形成一个完整的光纤传感分析仪4，光纤传感分析仪与后台分析计算机37信号连接。
本发明的原理如下。
单模光纤具有只能传输基模这一特性。将激光器输出激光信号放大后通过耦合器进入单模光纤，该单模光纤为通信光纤，在单模光纤末端熔接一段多模光纤作为振动传感光纤，在多模光纤末端接一反射镜，使到达多模光纤末端的光原路返回。
由于单模光纤只能传输基模，当光从单模光纤进入多模光纤时，仍然以基模传出。当传输到多模光纤时，该光便脱离基模传输，变为高阶模在多模光纤中传播，当其传播到多模光纤末端时，被反射镜返回，仍然以高阶模传输，当其传输到到单模光纤时，由于该光不再是基模，因而就不能通过单模光纤到达光电探测器被探测，当多模光纤不存在振动时，光电探测器的输出将是一条直线。而当多模光纤被扰动时，由于光纤的振动使得高阶模转传输到单模光纤时变为基模，从而得以在光电探测器上得以探测到光信号，由于多模光纤的振动，使得光电探测器探测到的光随着光纤的振动而变化，因而其输出信号将会是与外界振动保持一定光关系的振动包络。
后台分析计算机通过振动监测单元反馈的振动信号回馈时间判断振动位置；后台分析计算机通过若干个相邻振动监测单元的连续振动信号强度和时间关系来判断之别振动类型，从而对监测区域周边有可能威胁电缆安全的事件进行在线实时探测、精确分析和报警。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (2)
1.一种分布式光纤振动传感分析系统，包括传输光纤、振动监测单元、激光输入组件和光电分析组件，其特征在于：
所述激光输入组件包括依次连接的窄带激光器、调制器和光信号放大器，所述激光输入组件通过一个输入耦合器接入所述传输光纤的输入端；
所述光电分析组件包括依次连接的光电传感器、数据存储模块和后台分析计算机，所述光电传感器的输入端接入所述输入耦合器的输出端；
所述传输光纤为单模光纤，在所述传输光纤的传输方向上等间距的设有若干振动监测节点，在每个振动监测节点上设有一个1*n的节点耦合器，每个节点耦合器与n根引出单模光纤连接，每根引出单模光纤的端部为多模光纤连接头；
所述振动监测单元包括一根多模光纤和设置在多模光纤端部的反射镜，所述多模光纤通过所述多模光纤连接头可拆装的与所述引出单模光纤连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤振动传感分析系统，其特征在于，所述后台分析计算机通过振动监测单元反馈的振动信号回馈时间判断振动位置；所述后台分析计算机通过若干个相邻振动监测单元的连续振动信号强度和时间关系来判断之别振动类型。
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN111337118A true CN111337118A (zh) | 2020-06-26 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN111337118A (zh) |
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2020
- 2020-04-16 CN CN202010298187.3A patent/CN111337118A/zh active Pending
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