CN204007656U - 一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪 - Google Patents
一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204007656U CN204007656U CN201420391622.7U CN201420391622U CN204007656U CN 204007656 U CN204007656 U CN 204007656U CN 201420391622 U CN201420391622 U CN 201420391622U CN 204007656 U CN204007656 U CN 204007656U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coupling mechanism
- brillouin scattering
- fiber
- polarization controller
- mode fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪,在每一个周期内连续向传感光纤发送两个正弦正半周脉冲光,由单个声波产生的布里渊散射光会发生干涉,耦合器接收到的背向布里渊散射光是相互干涉的结果,再由本地振荡器发生振荡,测量频率分辨率和空间分辨率同时提高,解决了两者之间的矛盾。采用碳纤维对单模光纤封装,碳纤维间隙用环氧树脂浸润,形成单模光纤外涂敷层。本实用新型的有益效果是:提高布里渊频谱的强度,精确地得到布里渊频移,提高系统的空间分辨率和测量精度。碳纤维质量轻同时还具有高强度、耐腐蚀、高温、高压、疲劳等特性。由于碳纤维固化在光纤外部,使光纤只有轴向应变,径向应变近似为零,使得光纤测量灵敏度提高一倍多。
Description
技术领域
本实用新型涉及测试计量领域,尤其涉及一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪。
背景技术
电气化是现代社会发展水平的重要标志,电力作为基础能源与现代社会息息相关,电网安全维系国家安全。随着我国电力需求的快速增长,区域管理以及全国联网战略的实施,保证电网安全经济运行,提高能源利用效率已成为我国电力系统面临的关键性和紧迫性问题。
目前,布里渊传感器在电气化领域中应用广泛,最大优势是可以实现温度和应变的长距离分布式的测量,其空间分辨率可达厘米级,传感距离可达上百公里,但是目前普遍使用过程中,由布里渊系统中的微波光电调制器发出的脉冲信号为单峰脉冲,布里渊频谱测量的频率和分辨率此消彼长,相互矛盾,达不到同时提高的效果;而且输配电线遍布我国各地,在长期运行中受到雨雪、冰冻、日照、电磁感应、化学腐蚀以及电荷载流量等影响,会导致输配电线的负荷变化或老化,从而引起输配电线温度的变化、应力的变化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪,采用双峰激励式脉冲信号,布里渊频谱测量的频率分辨率和空间分辨率同时提高,解决了两者之间的矛盾,而且单模光纤的四周用聚丙烯腈基碳纤维封装,碳纤维间隙用环氧树脂浸润,可以提高系统的空间分辨率和测量精度,包覆碳纤维的单模光纤还具有高强度、耐腐蚀、耐高温、耐高压、耐疲劳、抗氢扰等特性。
为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案实现:
一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪,包括半导体激光器、耦合器一、耦合器二、耦合器三、偏振控制器一、偏振控制器二、微波光电调制器、光电探测器、脉冲发生器、微波混频器、本地振荡器、匹配滤波器、信息采集与处理器、单模光纤,所述的半导体激光器与耦合器一的输入端连接,耦合器一的一个输出端与偏振控制器一连接,偏振控制器一与微波光电调制器连接,脉动发生器设置在微波光电调制器上,微波光电调制器与耦合器二的一个输入端连接,耦合器二的一个输出端与单模光纤连接,耦合器二的另一输出端与耦合器三的一个输入端连接;
耦合器一的另一个输出端与偏振控制器二连接,偏振控制器二与耦合器三的另一个输入端连接,耦合器三的输出端与光电探测器、微波混频器、匹配滤波器、信息采集与处理器依次连接,本地振荡器设置在微波混频器上。
所述的光电探测器为PbSe探测器。
所述的半导体激光器光源中心波长是1550nm。
利用布里渊监测仪进行传感信号监测的方法,步骤如下:
由半导体激光器发出的连续光经过耦合器一分成两路,一路光作为本振光,经过偏振控制器二,到达耦合器三;另一路光经偏振控制器一后,由微波光电调制器的脉冲发生器作用调制成双正弦脉动光,双正弦脉动光波之间的时间间隔设定在小于一个声子寿命时间,脉动光波经耦合器二进入单模光纤,产生的背向布里渊散射光进入耦合器三与本振光进行相干检测,相干后高频信号通过光电探测器、微波混频器、本地振荡器和匹配滤波器进行下变频,再通过匹配滤波器进入信息采集与处理器。
所述的微波光电调制器产生的脉冲光为脉动周期1.5ns,脉动间隔4ns的双峰正弦脉动信号,实现了空间分辨率15cm,温度/应力测量精度为±0.5℃/+15με的测量。
所述的微波光电调制器产生的脉冲光为正弦正半周脉冲光。
所述的单模光纤为G.625单模光纤,在光纤的四周用Φ10μm的聚丙烯腈PAN基碳纤维封装,碳纤维间隙用环氧树脂浸润,由此形成单模光纤外涂敷层。
与现有的技术相比,本实用新型的有益效果是:
(1)采用相关双峰激励技术,提高布里渊频谱的强度。利用布里渊频谱的振荡特性,精确地得到布里渊频移;在充分利用散射光的强相干性的同时,采用外差相干法检测布里渊频移信号,提高系统的空间分辨率和测量精度。
(2)碳纤维质量很轻,用它封装的光纤传感器适合敷设在架空电力线上,同时碳纤维还具有高强度、耐腐蚀、耐高温、耐高压、耐疲劳、抗氢扰等特性。由于碳纤维固化在光纤外部,使光纤只有轴向应变,径向应变近似为零,使得光纤测量灵敏度提高一倍多。
附图说明
图1是本实用新型双峰激励式布里渊传感原理图。
图2是包覆碳纤维的单模光纤剖面图。
1-半导体激光器2-耦合器一3-偏振控制器一4-偏振控制器二5-微波光电调制器6-脉冲发生器7-耦合器二8-单模光纤9-耦合器三10-光电探测器11-微波混频器12-本地振荡器13-匹配滤波器14-信息采集与处理器15-碳纤维16-环氧树脂
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步说明:
如图1所示,一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪,由半导体激光器1、耦合器一2、偏振控制器一3、偏振控制器二4、微波光电调制器5、脉冲发生器6、耦合器二7、单模光纤8耦合器三9、光电探测器10、微波混频器11、本地振荡器12、匹配滤波器13、信息采集与处理器14组成,所述的半导体激光器1与耦合器一2的输入端连接,耦合器一2的一个输出端与偏振控制器一3连接,偏振控制器一3与微波光电调制器5连接,脉动发生器6设置在微波光电调制器5上,微波光电调制器5与耦合器二7的一个输入端连接,耦合器二7的一个输出端与单模光纤8连接,耦合器二7的另一输出端与耦合器三9的一个输入端连接;
耦合器一2的另一个输出端与偏振控制器二4连接,偏振控制器二4与耦合器三9的另一个输入端连接,耦合器三9的输出端与光电探测器10、微波混频器11、匹配滤波器13、信息采集与处理器14依次连接,本地振荡器12设置在微波混频器11上。光电探测器10为PbSe探测器。半导体激光器1光源中心波长是1550nm。
利用所述的布里渊监测仪进行传感信号监测的方法,具体过程如下:
由半导体激光器1发出的连续光经过耦合器一2分成两路,一路光作为本振光,经过偏振控制器二4,到达耦合器三9;另一路光经偏振控制器一3后,由微波光电调制器5的脉冲发生器6作用调制成双正弦脉动光,双正弦脉动光波之间的时间间隔设定在小于一个声子寿命时间,脉动光波经耦合器二7进入单模光纤8,产生的背向布里渊散射光进入耦合器三9与本振光进行相干检测,相干后高频信号通过光电探测器10、微波混频器11、本地振荡器12和匹配滤波器13进行下变频,再通过匹配滤波器13进入信息采集与处理器14。
微波光电调制器5产生的脉冲光为脉动周期1.5ns,脉动间隔4ns的双峰正弦脉动信号,实现了空间分辨率15cm,温度/应力测量精度为±0.5℃/+15με的测量。微波光电调制器5产生的脉冲光为正弦正半周脉冲光。
所述的单模光纤8为G.625单模光纤,在光纤的四周用Φ10μm的聚丙烯腈PAN基碳纤维15封装,碳纤维间隙用环氧树脂16浸润,由此形成单模光纤8外涂敷层。
在每一个周期内连续向传感光纤发送两个正弦正半周脉冲光,由单个声波产生的布里渊散射光会发生干涉,耦合器三9接收到的背向布里渊散射光是相互干涉的结果,再由本地振荡器发生振荡,测量频率分辨率和空间分辨率同时提高,解决了两者之间的矛盾。
偏振控制器能保证输入光的偏振方向与其透光轴重合,使得入射光全部进入微波光电调制器;偏振控制器还能抑制偏振起伏,减小因偏振不匹配引起的信号起伏,相干后高频信号通过光电探测器、微波混频器、本地振荡器和匹配滤波器进行下变频,再通过匹配滤波器进入信息采集与处理器,最终监测出温度与应力的数据。
采用相关双峰激励技术,提高布里渊频谱的强度。利用布里渊频谱的振荡特性,精确地得到布里渊频移;在充分利用散射光的强相干性的同时,采用外差相干法检测布里渊频移信号,提高系统的空间分辨率和测量精度。
Claims (4)
1.一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪,包括半导体激光器、耦合器一、耦合器二、耦合器三、偏振控制器一、偏振控制器二、微波光电调制器、光电探测器、脉冲发生器、微波混频器、本地振荡器、匹配滤波器、信息采集与处理器、单模光纤,其特征在于:
所述的半导体激光器与耦合器一的输入端连接,耦合器一的一个输出端与偏振控制器一连接,偏振控制器一与微波光电调制器连接,脉动发生器设置在微波光电调制器上,微波光电调制器与耦合器二的一个输入端连接,耦合器二的一个输出端与单模光纤连接,耦合器二的另一输出端与耦合器三的一个输入端连接;
耦合器一的另一个输出端与偏振控制器二连接,偏振控制器二与耦合器三的另一个输入端连接,耦合器三的输出端与光电探测器、微波混频器、匹配滤波器、信息采集与处理器依次连接,本地振荡器设置在微波混频器上。
2.根据权利要求1所述的一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪,其特征在于,所述的光电探测器为PbSe探测器。
3.根据权利要求1所述的一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪,其特征在于,所述的半导体激光器光源中心波长是1550nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪,其特征在于,所述的单模光纤为G.625单模光纤,在光纤的四周用Φ10μm的聚丙烯腈PAN基碳纤维封装,碳纤维间隙用环氧树脂浸润,由此形成单模光纤外涂敷层。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420391622.7U CN204007656U (zh) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | 一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420391622.7U CN204007656U (zh) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | 一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN204007656U true CN204007656U (zh) | 2014-12-10 |
Family
ID=52047642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201420391622.7U Active CN204007656U (zh) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | 一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN204007656U (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104089636A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 鞍山鹏泽伟业科技有限公司 | 一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪 |
CN108414114A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-17 | 李青 | 一种光纤温度传感探头及光纤温度传感系统 |
-
2014
- 2014-07-15 CN CN201420391622.7U patent/CN204007656U/zh active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104089636A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 鞍山鹏泽伟业科技有限公司 | 一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪 |
CN108414114A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-17 | 李青 | 一种光纤温度传感探头及光纤温度传感系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2020101293A4 (en) | Artificial intelligence detection system for deep-buried fuel gas pipeline leakage | |
Zhou et al. | Single-shot BOTDA based on an optical chirp chain probe wave for distributed ultrafast measurement | |
CN203385436U (zh) | 调频连续波技术的光纤光栅复用系统 | |
CN103245370A (zh) | 基于脉冲编码和相干探测的botda系统 | |
CN207850562U (zh) | 多功能光纤分布式在线监测设备 | |
CN102914289B (zh) | 基于布里渊分布式光纤传感的结构挠度沉降监测系统 | |
CN103499300B (zh) | 基于opgw光纤的导线覆冰在线监测装置和方法 | |
CN103115695B (zh) | 双边带分布式光纤传感系统的参数测量装置 | |
CN101813742A (zh) | 利用光纤对电网高压局部放电进行探测及定位的方法 | |
CN103076112B (zh) | 单边带分布式光纤传感系统的参数测量装置 | |
CN103499768A (zh) | 一种电力电缆实时状态监测和运行管理系统及电缆温度测量方法 | |
CN204439100U (zh) | 动态分布式布里渊光纤传感装置 | |
CN102749606A (zh) | 一种用于光学电压互感器动态性能研究的测试方法及装置 | |
CN102914423A (zh) | 一种色散光纤凹陷频率测量装置及其方法 | |
CN204007656U (zh) | 一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪 | |
CN104089636A (zh) | 一种基于布里渊散射双峰激励式监测仪 | |
CN203822543U (zh) | 一种新型的风力发电机组的监控系统 | |
CN103498790B (zh) | 基于光纤光栅传感的机泵群状态监测方法及装置 | |
CN204461643U (zh) | 一种光纤分布式温度传感器和光纤分布式测温系统 | |
CN207215137U (zh) | 用于线性工程安全监测的全分布式光纤监测系统 | |
CN203519150U (zh) | 一种基于布里渊分布式光纤传感的晃动监测系统 | |
Huang et al. | Security threshold setting algorithm of distributed optical fiber monitoring and sensing system based on big data in smart city | |
CN202794303U (zh) | 一种光纤式电流传感器 | |
Peng et al. | RETRACTED ARTICLE: Intelligent electrical equipment fiber Bragg grating temperature measurement system | |
CN203796505U (zh) | 一种风力发电机组的温度和应变监控系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |