[实用新型]一种增强型光纤拉曼分布式传感设备

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感领域，涉及一种增强型光纤拉曼分布式传感设备。

背景技术

光纤拉曼效应是由入射光与纤芯分子相互作用，纤芯微观密度变化和成分起伏的影响而产生的一种光纤非线性散射效应。印度物理学家拉曼(Raman)发现了光在介质中的非弹性散射效应拉曼散射，并因此获得诺贝尔物理学奖。拉曼散射中产生的信号光强度与传感点温度有特定关系，基于拉曼散射的分布式光纤测温技术是利用光在光纤传输时产生拉曼散射信号和光时域反射技术来获取温度场的分布信息。

利用拉曼散射测温的技术可以达到的测温范围在-40℃～600℃，测温精度±2℃，空间分辨率4m。但是由于拉曼散射光非常微弱，对拉曼信号解调仪的要求较高。

高压电缆系统是城市公共设施中最为重要也最为复杂一个组成部分之一，由于其结构复杂且系统稳定性要求高，电缆系统状态监测一直是技术和管理上的难题。利用传统的拉曼散射效应，测量精度不高。增强型光纤拉曼分布式传感系统的拉曼信号较强，可以有效地实时监测电缆温度、局部放电和绝缘层老化等影响电缆系统运行的关键因素。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种增强型光纤拉曼分布式传感设备。

一种增强型光纤拉曼分布式传感设备包括光纤拉曼解调仪和光纤传感网络，光纤拉曼解调仪与光纤传感网络中的传感光纤的一端光连接；

所述的光纤传感网络包括传感光纤和增强型拉曼传感光纤，传感光纤和增强型拉曼传感光纤间隔串接组成光纤传感网络。

所述的增强型拉曼传感光纤由氟化氢腐蚀而成，包层的外表面均匀镀有银纳米颗粒层。

将传感光纤与电力传输网上的输电线紧贴，增强型拉曼传感光纤与电力传输网上关键接头紧贴；光纤拉曼解调仪出射的脉冲激光注入到光纤传感网络中，入射的激光沿着传感光纤传播，与纤芯分子相互作用，不断产生后向拉曼散射光，后向拉曼散射光由光纤拉曼解调仪接收，根据光纤拉曼解调仪解调得到的时刻确定传感光纤反射点的位置，根据光纤拉曼解调仪解调得到的光强度确定传感光纤反射点的温度。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的测温精度可达±0.5℃，空间分辨小于5m甚至1m以下，大大降低了对拉曼信号的探测难度同时也提高了系统的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中增强型拉曼传感光纤放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种增强型光纤拉曼分布式传感设备包括光纤拉曼解调仪1和光纤传感网络2，光纤拉曼解调仪1与光纤传感网络2中的传感光纤2-1的一端光连接；拉曼传感解调仪1布置在中控室，可以同时监测多根输电线，监测距离可选择2km、10km、15km，甚至更长(多级互联可以做到几百公里)。传感光纤2-1采用普通光纤。

光纤传感网络2包括传感光纤2-1和增强型拉曼传感光纤2-2，传感光纤2-1和增强型拉曼传感光纤2-2间隔串接组成光纤传感网络。

如图2所示，增强型拉曼传感光纤2-2由传感光纤经氟化氢腐蚀所成，腐蚀后光纤直径d为20um，其包层3的外表面均匀镀有厚度为10nm的银纳米颗粒层4。

工作中，将传感光纤与电力传输网上的输电线紧贴，增强型拉曼传感光纤与电力传输网上关键接头紧贴，电缆任意点的电流泄露或绝缘层老化都会引起的不正常升温。光纤拉曼解调仪出射的脉冲激光注入到光纤传感网络中，入射的激光沿着传感光纤传播，与纤芯分子相互作用，不断产生后向拉曼散射光，后向拉曼散射光由光纤拉曼解调仪接收。入射光经背向散射返回到光纤入射端所需的时间为t，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L＝vt。v为光在光纤中传播的速度，v＝C/n，C为真空中的光速，n为光纤的折射率。在t时刻测量到的是离光纤入射端距离为L处局域的背向散射光。后向拉曼散射光强度由传感光纤反射点温度决定。