[发明专利]一种分布式光纤传感覆冰监测系统及其方法

说明书

本发明提供了一种分布式光纤传感覆冰监测系统及方法，包括:光信号探测单元(21)、光电转换单元(22)和扫频单元(23)，所述光信号探测单元(21)经光电转换单元(22)与所述扫频单元(23)连接；其中，所述光信号探测单元(21)包括依次连接的窄线宽激光器(211)、第二耦合器(212)、脉冲光调制器(213)、脉冲光放大器(214)、第二环形器(215)、掺铒光纤放大器(216)、第三耦合器(217)、扰偏器(218)，所述分布式光纤传感覆冰监测系统对OPGW光缆覆冰厚度进行监测。本发明能够准确监测OPGW光缆的覆冰厚度。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，具体而言，涉及一种分布式光纤传感覆冰监测系统及其方法。

背景技术

我国是世界上输电线路事故较多的国家，每年输电线路都会因自然灾害受到不同程度的破坏，这造成了非常大的损失并给人们的日常生活带来了极大的不便。例如，2008年发生在我国南方的大范围冰灾，使得国家电网输电线路损坏严重，电力杆塔大范围倒塌，给我国南方地区造成了极大的经济损失，严重的影响了人民的基本生活，同时也深刻的反映了输电线路及其环境状态监测在输电线路安全方面的重要地位以及面临的新挑战。

因此针对输电线路覆冰对输电线路安全的影响开展OPGW光缆的覆冰在线监测系统的研究具有明显的经济价值和社会价值。目前，输电线路覆冰状态在线监测系统主要是由各类电子式传感器组建而成的，因此搭建监测系统时必须要安装额外的电源并铺设电源管道，这虽然能保证稳定供电，但无疑限制了监测系统的使用环境。这些传统的电子式传感器都是有源器件，在高压输电线路这种复杂的电磁环境中极易受到干扰，使监测数据的远程传输和数据准确性难以得到保障。所以目前的电子式输电线路覆冰监测系统难以满足对地理条件和气候环境恶劣的野外输电线路覆冰状态的实时监测要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式光纤传感覆冰监测系统及其方法，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

根据本发明的具体实施方式，一种分布式光纤传感覆冰监测系统，包括:光信号探测单元(21)、光电转换单元(22)和扫频单元(23)，所述光信号探测单元(21)经光电转换单元(22)与所述扫频单元(23)连接；其中，所述光信号探测单元(21)包括依次连接的窄线宽激光器(211)、第二耦合器(212)、脉冲光调制器(213)、脉冲光放大器(214)、第二环形器(215)、掺铒光纤放大器(216)、第三耦合器(217)、扰偏器(218)，所述分布式光纤传感覆冰监测系统对OPGW光缆覆冰厚度进行监测。

可选的，其特征在于，所述窄线宽激光器(211)输出的光信号经所述第二耦合器(212)输出后，分为90％的第三光路和10％的第四光路，所述90％的第三光路经所述脉冲光调制器(213)、脉冲光放大器(214)、第二环形器(215)进入待测光缆，从所述待测光缆返回的后向散射光信号经所述第二环形器(215)进入所述掺铒光纤放大器(216)和第三耦合器(217)，所述10％的第四光路经所述扰偏器(218)与所述第三耦合器(217)连接。

可选的，所述扫频单元(23)包括：混频器(231)、高频振荡器(232)以及宽带低通滤波器(233)，所述高频振荡器(232)以及宽带低通滤波器(233)均与所述混频器(231)连接。

可选的，所述第三耦合器(217)为50:50耦合器。

可选的，所述OPGW光缆中自发布里渊散射的频移和OPGW光缆所受到的应变满足如下关系，

v_B(ε)＝v_B(ε₀)[1+c_vε(ε-ε₀)]