高保真，穩(wěn)定的光纖布拉格光柵溫度傳感器設(shè)計(jì)用于在線溫度監(jiān)控電力電纜。絡(luò)的漂移波長與溫度成線性關(guān)系。是用可調(diào)濾波器F構(gòu)建的嗎？ P和LabVIEW軟件平臺(tái)。為在線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)使用C2H2氣體吸收光譜作為可調(diào)諧濾波器F的實(shí)時(shí)校正波長。P，溫度傳感器的波長解調(diào)不受環(huán)境影響，如外部溫度和壓力，光纖網(wǎng)絡(luò)中心通過插值調(diào)整算法實(shí)現(xiàn)。
　　精度波長解調(diào)，精度為±5μm，即測(cè)量溫度精度為±0.2°C。纜溫度;光纖網(wǎng)絡(luò);氣體吸收光譜; LabVIEW編號(hào)CLC：TN253？ 34文件編號(hào)：A貨號(hào)：1004？ 373X（2015）05？ 0142？ 03基于氣體吸收特性的布拉格光柵溫度控制系統(tǒng)根據(jù)要求，設(shè)計(jì)了一種高精度，高穩(wěn)定性的光纖布拉格光柵（FBG）溫度傳感器。線監(jiān)測(cè)電力電纜的溫度。FBG的波長漂移具有線性關(guān)系。
　　線FBG溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是建立在法布里的基礎(chǔ)上的。Perot（F？P）和LabVIEW軟件，其中采用C2H2氣體吸收光譜作為F弦的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)長度？ P溫度傳感器的波長解調(diào)不受外部溫度和壓力的影響。值調(diào)整算法用于執(zhí)行FBG中心波長的高精度解調(diào)，可以在±5小時(shí)pm時(shí)獲得。意味著檢測(cè)溫度精度為±0.2°C。鍵詞：電纜溫度;光纖上的布拉格光柵;氣體吸收光譜; LabVIEW簡介電力電纜的在線溫度監(jiān)測(cè)有助于間接了解電纜的絕緣狀況，這是反映當(dāng)前負(fù)載能力的有效方法，有效避免電纜火災(zāi)和確保電纜系統(tǒng)的安全運(yùn)行。前，電纜溫度傳感系統(tǒng)可分為電信號(hào)和光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。傳感器包括熱電偶和熱電阻。信號(hào)傳感器主要包括布拉格光纖（FBG）和基于拉曼的網(wǎng)絡(luò)。布式溫度感測(cè)的布里淵散射原理（DTS），DTS是容易監(jiān)測(cè)長距離電纜的溫度變化，但是需要高精度的脈沖激光器，光電二極管APD，高速采集卡等等電纜距離大大增加[1？ 2]。

　　述FBG溫度傳感器可通過串聯(lián)或并聯(lián)的unique.Des多點(diǎn)傳感器來測(cè)量，以形成幾個(gè)溫度的分布式測(cè)量cible.Cet傳感器制造簡單，成本低，具有抗電磁干擾，設(shè)計(jì)簡單，尺寸減小，焊接損耗小。FBG傳感器與光纖完全兼容，能夠進(jìn)行分布式測(cè)量，在測(cè)量電纜溫度方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[3]。文設(shè)計(jì)了一種采用低熔點(diǎn)玻璃焊接工藝制造的FBG溫度傳感器：線性度可達(dá)0.999，測(cè)量范圍為-30至100°C，符合要求在線監(jiān)測(cè)電力電纜的溫度。
　　時(shí)，可調(diào)諧濾波器掃描方法F？ P用作FBG溫度傳感器的解調(diào)方案。了克服可調(diào)濾波器F的溫度漂移？在實(shí)際應(yīng)用中，電壓波長的調(diào)諧關(guān)系具有滯后現(xiàn)象，技術(shù)問題，如非線性，大大提高了解調(diào)系統(tǒng)的精度和分辨率（一般情況下）光纖敷料過濾器[4]或標(biāo)準(zhǔn)[5]作為參考波長系統(tǒng)使用C2H2氣體的特征吸收曲線作為F）。波器P的調(diào)整數(shù)據(jù)的參考點(diǎn)用于調(diào)整波長FBG與濾波器FpP的調(diào)諧電壓之間的線性關(guān)系，以便完成電力電纜溫度的測(cè)量。究表明，解調(diào)波長的精度為±5μm，溫度精度為±0.2°C。明了FBG系統(tǒng)溫度測(cè)量系統(tǒng)的基本原理圖1.FBG利用光纖芯的光敏特性使其軸的折射率均勻周期性地分布，并通過暴露于紫外激光周期性地改變。
　　FBG中，只反射滿足布拉格反射條件的波長，即布拉格反射波長[λB]為[6]：[λB= 2neff· ]（1）式中：[neff]是網(wǎng)絡(luò)的有效折射率; ]是光柵條的周期。沒有應(yīng)力的情況下，當(dāng)外部溫度改變時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的周期[Λ]和有效折射率[neff]相應(yīng)地改變，導(dǎo)致波長漂移FBG [ΔλB，] [ ΔλB]如下：[ΔλBλB=（α ε）.DELTA.T]（2）其中：[α]是光纖的熱膨脹系數(shù)，一般0.55×10-6 /℃; [ε]是光纖的熱系數(shù)，接近常溫。6.3 x 10 -6 /°C上述公式表明，礦用電纜FBG波長的變化與溫度變化呈線性關(guān)系，理論值約為10 pm /°C，是FBG的溫度測(cè)量原理。FBG FBG溫度傳感器的溫度靈敏度約為10 pm /°C，不能直接用于當(dāng)前的設(shè)計(jì)過程。要FBG進(jìn)行敏化以提高溫度敏感性。系統(tǒng)中的FBG溫度傳感器使用不銹鋼作為基礎(chǔ)材料。銹鋼的熱膨脹系數(shù)為16×10-6 /℃。與低熔點(diǎn)玻璃焊接系統(tǒng)一起使用?？梢灾苯佑霉饫w密封，而不需要光纖的表面金屬化。330~380°C，與傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂塑料包裝工藝相比，F(xiàn)BG傳感器按此工藝包裝具有更長的使用壽命。FBG傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。先，網(wǎng)絡(luò)的兩端都焊接在滑塊上：滑塊由Invar制成，熱膨脹系數(shù)低。不銹鋼相比，熱膨脹系數(shù)可以忽略不計(jì)，并且焊接的網(wǎng)格是焊接的。光標(biāo)放在底座的凹槽中，預(yù)拉緊網(wǎng)格以達(dá)到所需范圍，然后用調(diào)節(jié)螺釘擰緊滑塊。傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，實(shí)用性高后重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果為高和低的溫度下，所述溫度傳感器FBG具有0.999在-30至100℃的線性度和靈敏度與“裸門”相比，溫度為30.1 pm /°C。“溫度靈敏度大大提高，在30°C的恒定溫度下，F(xiàn)BG的波長漂浮在±3小時(shí)不到半小時(shí)。試結(jié)果如圖3所示。
　　度解調(diào)原理本系統(tǒng)采用可調(diào)濾波器方法F？P。本原理如圖4所示。在濾波器F？P上掃描周期性鋸齒波時(shí)，長度過濾器F 2 P可能會(huì)出現(xiàn)的輸出的中心波長。移，當(dāng)由FBG網(wǎng)絡(luò)反射的光信號(hào)經(jīng)由光循環(huán)器，其中，所述反射FBG波長對(duì)應(yīng)于長度加入IF濾波器的FP濾波器的波傳輸，光電檢測(cè)器輸出電壓的值是在該時(shí)刻和FP濾波器中心最大被校準(zhǔn)。測(cè)量的波長和電壓中的溫度值之間的關(guān)系。了改善為了解決解調(diào)的精度，C2H2氣體吸收光譜用作濾波器F的校正波長。P.氣體吸收線與每個(gè)原子或分子的受激吸收躍遷的上下能級(jí)之間的能量差有關(guān)，并且?guī)缀踉谕饷?。度和壓力受到影響，波長非常穩(wěn)定。次，C2H2在1，510至1，540nm范圍內(nèi)有50條明顯的吸收線。HITRAN數(shù)據(jù)庫校準(zhǔn)C2H2線的波長，它可以是可調(diào)諧的F？ P校正參考波長。用用戶自制的氣體吸收單元，內(nèi)置一對(duì)自準(zhǔn)直光纖透鏡，工作距離為50 mm，C2H2氣體高密封純度（測(cè)試光譜如圖5所示），使氣體吸收池具有輸入和光纖輸出。部可以容易地連接到光路，并且氣體吸收線可以為FpP濾波器提供精確的波長參考，從而提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)方案如圖4所示。載過濾器F？在掃描電壓為P時(shí)，源ASE被3dB耦合器分成兩個(gè)相等的光束，并且一條路徑通過光環(huán)行器入射到FBG網(wǎng)絡(luò)上并返回光電檢測(cè)。一側(cè)的光電二極管P2在過濾并放大兩個(gè)電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的A / D并傳輸?shù)缴衔粰C(jī)之后，進(jìn)入氣體吸收單元C2H2并將其傳輸?shù)焦怆姍z測(cè)器P1。檢測(cè)器是在溫度與ambiante.Les采集卡輸入的兩個(gè)A / d轉(zhuǎn)換器具有14位的分辨率和52的轉(zhuǎn)化率PIN光電二極管模型的InGaAs GT322D 0.95 A / W的反應(yīng)性Mb / s。獲卡輸出是鋸齒狀的。信號(hào)用作濾波器F的掃描電壓。
　　P.掃描頻率可在1到100 Hz之間調(diào)節(jié)，電壓范圍為0到12 V.上位機(jī)使用LabVIEW軟件控制采集板和過程數(shù)據(jù)。論和分析系統(tǒng)采集和計(jì)算步驟如下：采集和同步采集卡??數(shù)據(jù)采集，即輸出鋸齒信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電壓。濾掃描F？ P乘以D / A并且同時(shí)獲取兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換PD的信號(hào)。換/ d，被發(fā)送到上位機(jī)，其歸一化的高通濾波器所收集的氣體和FBG網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的特征光譜后，然后計(jì)算所述氣體的吸收線和峰值位置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)和掃描電壓。為氣體吸收線的波長和掃描電壓的函數(shù)，通過多項(xiàng)式調(diào)整來調(diào)整掃描電壓曲線函數(shù)FpP和相應(yīng)的波長;通過線性插值算法確定對(duì)應(yīng)于FBG陣列的峰值的掃描電壓的值，以確定FBG波長。值可用于導(dǎo)出測(cè)量的溫度值作為FBG的波長和溫度的函數(shù)。體吸收線使用18個(gè)波長的高吸收強(qiáng)度（見圖5），波長范圍為1515.593至1536.721 6 nm。
　　實(shí)驗(yàn)中，21個(gè)FBG傳感器用于測(cè)量溫度被使用，并且該波長范圍是從519.117到1個(gè)577.919納米由模型SM125解調(diào)器微米光學(xué)獲得的波長值并且將波長的參考值與計(jì)算出的系統(tǒng)解調(diào)值進(jìn)行比較，以驗(yàn)證解調(diào)的準(zhǔn)確性。據(jù)上述方法，獲得掃描電壓和氣體吸收波長的計(jì)算值以及待測(cè)量的FBG波長，并且跟蹤曲線如圖4所示。6（a）。圖中可以看出，掃描電壓與掃描電壓的上升沿和下降沿的波長值不一致，這使得可以使用以下方法計(jì)算測(cè)量的波長值FBG。升沿和波長值，反之亦然。據(jù)不同的匹配算法，分別使用掃描電壓和氣體吸收波長值計(jì)算待測(cè)量的FBG波長值。試結(jié)果如圖6（b）所示。作為一個(gè)實(shí)施例的波長1 532.269納米，從左至右，用三次多項(xiàng)式擬合，線性和二次多項(xiàng)式，并在中間水平值所獲得的測(cè)試波長的值的長度要測(cè)量的波浪。算結(jié)果表明，當(dāng)待測(cè)FBG的波長接近C2H2氣體吸收線的波長時(shí)，計(jì)算波長誤差很小，當(dāng)吸收線的波長很遠(yuǎn)并且線性調(diào)整結(jié)果具有最大誤差（最大誤差為50μm）時(shí)，計(jì)算誤差變大。倍調(diào)整結(jié)果是最小的（最大誤差是20小時(shí)），因?yàn)闅怏w吸收線主要集中在C波段。論采用何種調(diào)整方法，所述FBG的被測(cè)插值結(jié)果的誤差是低的，并且當(dāng)它從C波段去除，相應(yīng)的內(nèi)插增加結(jié)果的誤差，并且由于壓電陶瓷的滯后，在鋸齒波的上升沿處計(jì)算的波長值很小，并且在電壓降期間計(jì)算的波長太大。多實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，掃描電壓的上升沿和下降沿計(jì)算的波長誤差基本相同，因此波的上升和下降鋸齒被認(rèn)為是掃描周期，并且兩個(gè)波長的波長值被平均為輸出波長。值，誤差顯著減小，最大誤差的絕對(duì)值為17小時(shí)，測(cè)試結(jié)果滿足解調(diào)電纜溫度的要求。論本文提出了一種高精度，高穩(wěn)定性的FBG溫度傳感器，并使用C2H2氣體作為可調(diào)諧濾波器F？ P校正參考波長，創(chuàng)建在線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，波長測(cè)量誤差小于17:00，溫度精度達(dá)到精確度。

　　力電纜的溫度可以在±0.2°C檢測(cè)到。系統(tǒng)易于實(shí)施。本價(jià)格低，可以滿足電能安全運(yùn)行的需要。
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