[发明专利]一种系留缆的温度监测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度监测系统，特别涉及一种系留缆的温度监测系统。

背景技术

系留缆绳用于浮空平台的系留锚泊，并负责从地面向浮空平台提供电力保障，包括外护套和设于外护套内的缆芯，外护套由绝缘材料构成，缆芯包括绞合的多根电缆和光缆；当系留缆绳作为天线工作时，其中有一段向外辐射电磁波，被称为辐射段，而不向外辐射电磁波的部分称为绝缘段，当系留缆在高空系留工作时，内部的高压电通过辐射段金属导电层向外辐射能量信号，由于金属导电层的工艺控制不均匀，会在缆体表面某一点处产生过热现象，导致系留缆绳表面某点温度急剧聚集，难以短时间降至安全温度，严重时会烧断系留缆，导致空中平台坠毁，造成重大损失。

目前在系留缆工作时，没有监测手段实现温度监测，因系留缆工作在几千米高空，又具有较强的电压场强，传统的测温手段无法满足要求。只能在地面试验时借助红外测温仪进行温度监测，但也只限试验测量，不能进行在线测量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的上述不足，提供一种系留缆的温度监测装置及其测量方法。

本发明的技术方案为：一种系留缆的温度监测装置，包括两个串联的光纤光栅温度传感器阵列、光纤、分支器1、分支器2、光纤光栅解调器、终端显控设备；其中系留缆包括光缆，系留缆的上下两段是绝缘段，中间是辐射段；

两个串联的光纤光栅温度传感器阵列紧贴在系留缆的缆体表面，实现缆体表面的温度监测；

所述光纤是利用分支器1从系留缆的光缆中分出的一只光纤，用于连接光纤光栅温度传感器阵列与地面设备，借助于该光纤通路使光信号在光纤光栅温度传感器阵列与地面设备之间传输；

光纤光栅解调器位于地面锚泊车内，包括测量控制模块，F-P滤波器，D/A转换器、光探测电路模块和A/D转换器，用于实现光纤光栅信号的解调处理，得到光栅光纤温度传感器测量的温度值；

所述光纤的两端分别连接分支器1的一个输出端口和分支器2的一个输入端口，分支器2的两路输出端口分别与两个串联的光纤光栅温度传感器阵列连接，分支器1的另一个输出端口通过F-P滤波器与光探测电路模块的输入端口连接，F-P滤波器经D/A转换器和测量控制模块的锯齿波产生模块连接，光探测电路模块通过A/D转换器和测量控制模块的低通数字滤波器连接，则

在地面锚泊车内的宽带光源产生的宽带光束经过分支器1进入所述光纤，该宽带光束通过所述光纤向上传输，到达分支器2，与分支器2的一个分路端口光连接，分支器2的另一个分路端口将光栅光纤光栅温度传感器阵列反射的光束经过所述光纤向下传输，通过分支器1进入F-P滤波器与光探测电路模块的输入端口光连接，分支器2的输出分成两路，进入两个串联的光纤光栅温度传感器阵列，F-P滤波器经D/A转换器和测量控制模块的锯齿波产生模块连接，光探测电路模块通过A/D转换器和测量控制模块的低通数字滤波器连接。

所述两个串联的光纤光栅温度传感器阵列的各光栅栅距均不相同，则其反射光的中心波长不同，通过将各光纤光栅传感器之反射光的中心波长与其地址进行对应编码，可容易地判定光纤光栅传感器的位置。

两个串联的光纤光栅温度传感器阵列中，一个传感光纤光栅阵列包括多条在水平方向排列的光纤光栅，包含该光纤光栅阵列的光纤首尾相连接，形成一个水平光纤光栅串；另一个传感光纤光栅阵列包括多条在竖直方向排列的光纤光栅，包含该光纤光栅阵列的光纤首尾相连接，形成一个竖直光纤光栅串；水平光纤光栅串和竖直光纤光栅串在空间相互重叠，形成栅格化的光纤光栅阵列，该栅格化的光纤光栅围成一个柱形，紧贴在缆体表面，实现缆体表面的温度监测。

栅格化的光纤光栅阵列中，栅格的大小可以相同。

栅格化的光纤光栅阵列中，栅格的大小可以不同，其中重点测温区域栅格比非重点测温区域栅格小。

进一步地，栅格化的光纤光栅阵列设置在以离辐射段上方2cm的绝缘段为中心的区域。

本发明还公开了该光纤光栅动态温度点测量装置的测量方法，包括如下步骤：