編者語：散布式傳感器又叫分布式傳感器。此次講解的散布式傳感器應用實例是關于分布式傳感器電力電纜溫度系統中的應用。
前言：隨著光纖傳感技巧的不停開展，單晶光纖是目前低溫環境下zui適用的光波導資料之一，其測量溫度zui高2 000℃，溫度分辨率0．1℃，因此應用光纖傳感技巧設計高壓電力電纜溫度在線監測零碎具有精度高、堅固并且彎曲靈敏、體積小和抗電磁攪擾強等特點。高壓電力電纜網是呈一定空間散布的場，為了取得被測對象較完好的信息，采用基于拉曼散布式光纖傳感零碎，該零碎在空間狹小、強電磁場、易燃及易爆等惡劣環境中具有良好的使用價值。
組成原理
完成壓力變送器散布測量的根本根據是光纖的光時域反射技巧（OTDR）。當窄帶光脈沖被注入光纖中時，經過測后向散射光強隨時刻變化關系檢驗光纖的陸續性并測量其衰減。
激光脈沖在光纖中傳輸時，由于光纖中存在折射率的微觀不平均性，發生拉曼散射。拉曼散射是由光纖中非傳達的局域密度不平均和成分不平均所致，這種不平均性是在拉纖階段，二氧化硅由熔融態轉變為凝結態的進程中構成的。激光脈沖在光纖中所走過的路程為：2L=vt。其中，t為入射光經后向散射前往到光纖入射端所需時刻；v為光在光纖中的傳達速率，v=c／n，c為真空中的光速，n為光纖的折射率；L為光纖某處到光纖入射端的間隔。
在t時辰測量距光纖入射端間隔為L處局域的后向拉曼散射光，OTDR為散布式測量提供牢靠的實際根據。
本零碎采用基于Raman后向散射的散布式光纖溫度傳感原理，采用雙通道雙波長比擬辦法，即辨別采集Anti-Stokes光和Stokes光，應用兩者強度的比值解調溫度信號。由于Anti-Stokes光對溫度更靈敏，因而Anti-Stokes光做為信號通道，Stokes光做為比擬通道。
組成部分
散布式光纖測溫零碎在全部測量光纖長度上，以間隔的陸續函數方式表示被測點的溫度隨光纖長度的變化。電力電纜溫度監測零碎的中心——基于拉曼散布式光纖溫度傳感器零碎，如圖l所示。該零碎分為光纖溫度場信息采集、光電探測和電路信號后處置3個子零碎。
光纖溫度場信息采集
采用30 dB以上功率縮小倍數的低噪聲EDFA摻鉺光纖縮小器。選用拔出損耗小，分束比高的光纖分束器以確保zui小光能量損失。為了可以zui大幅度進步全部零碎的信噪比SNR，完成零碎高技巧目標請求。光發射端采用EDFA提升發射光功率和信號光功率。光纖溫度場信息采集子零碎包括半導體激光器及其脈沖驅動電路、壓力變送器、光功率縮小器（EDFA）、光纖分束器、傳感光纖及窄帶光濾波器。激光技巧中激光高速調制與大功率輸入是一對矛盾，大功率激光器窄脈沖調制困難；一同其驅動電流大，而大電流、窄脈沖的激光器驅動源設計和完成困難。光通訊采用950 nm的高速調制半導體激光器則易于完成10 ns的脈沖輸入。運用光功率縮小器提升光功率可取得瓦數目級光功率輸入。
光電探測
主縮小電路重要完成信號光經光探測器轉換為光電流方式，再經其本身帶有的低噪聲前置縮小后，輸入差動方式的電平信號，進到寬帶縮小電路。采用波長為150 nm的InGaAs高量子效率的APD及噪聲的前放單元，完成微弱光信號的接納轉換和低噪聲預縮小。
實例分析
高壓力變送器電力電纜毛病少數是由于著火引發的，包括內內部火源。外部火源重要是電纜絕緣老化，引發發熱著火。內部火源是指電纜隧道或電纜夾層內其他火源及隧道外各類火源。內部火源可使電纜表層著火，發生少量的熱和煙。把抵達起火前的溫度點設為閩值，超越閾值零碎收回警報。
散布式光纖傳感零碎除使用于高壓電力電纜測溫外。還可監測電力零碎光纜。電力零碎光纜品種單一，加之我國地域寬廣，各地環境差別很大，因此光纜的環境復雜，其中溫度和應力是影響光纜功能的重要環境要素。因而，在監測光纖斷點的一同也應監測光纜所處溫度和應力狀況，這對光纜的毛病預警及維護具有普遍意義。
散布式光纖傳感器在高壓電力電纜中的裝置法通常有表貼式和內絞合式。電纜外部的內絞合光纖能對負載的變化做出疾速呼應，而綁縛在電纜外表的表貼光纖由于受電纜外界環境以及電纜自身絕緣屏蔽層的影響，沒法真實跟蹤負載的實時變化狀況，僅能反映電纜四周環境的溫度變化狀況。
完畢語
基于散布式光纖傳感技巧的測量零碎已普遍使用于多個范疇。散布式光纖溫度測量零碎能在整條光纖的長度上，以間隔的陸續函數方式給出被測溫度隨光纖長度方向的變化信息。將其使用于電力零碎電纜、鐵塔等設備，實時測量其溫度、壓力等參數，并及時排險，從而盡能夠增加經濟損失，為電力設備平安運轉提供保證。
此次實例講解是*次開始實例講解之路，肯定有許多需要修改的地方，請各位讀者多多建議。
儀表網手機版
儀表網小程序
公眾號：ybzhan
掃碼關注視頻號
手機版
官方微信
采購中心
