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。為在線溫度監(jiān)測系統(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CLC：TN253？ 34文件編號：A貨號：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pm時獲得。意味著檢測溫度精度為±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)可分為電信號和光信號檢測系統(tǒng)。傳感器包括熱電偶和熱電阻。信號傳感器主要包括布拉格光纖（FBG）和基于拉曼的網(wǎng)絡(luò)。布式溫度感測的布里淵散射原理（DTS），DTS是容易監(jiān)測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)傳感器來測量，以形成幾個溫度的分布式測量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)行分布式測量，在測量電纜溫度方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢[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，測量范圍為-30至100°C，符合要求在線監(jiān)測電力電纜的溫度。
　　時，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，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。可以直接用光纖密封，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?！皽囟褥`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小時不到半小時。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，長度過濾器F 2 P可能會出現(xiàn)的輸出的中心波長。移，當(dāng)由FBG網(wǎng)絡(luò)反射的光信號經(jīng)由光循環(huán)器，其中，所述反射FBG波長對應(yīng)于長度加入IF濾波器的FP濾波器的波傳輸，光電檢測器輸出電壓的值是在該時刻和FP濾波器中心最大被校準(zhǔn)。測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.氣體吸收線與每個原子或分子的受激吸收躍遷的上下能級之間的能量差有關(guān)，并且?guī)缀踉谕饷妗６群蛪毫κ艿接绊?，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)置一對自準(zhǔn)直光纖透鏡，工作距離為50 mm，C2H2氣體高密封純度（測試光譜如圖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，源ASE被3dB耦合器分成兩個相等的光束，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。一側(cè)的光電二極管P2在過濾并放大兩個電信號，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測器P1。檢測器是在溫度與ambiante.Les采集卡輸入的兩個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，即輸出鋸齒信號轉(zhuǎn)換為輸出電壓。濾掃描F？ P乘以D / A并且同時獲取兩個光電轉(zhuǎn)換PD的信號。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FBG傳感器用于測量溫度被使用，并且該波長范圍是從519.117到1個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)算待測量的FBG波長值。試結(jié)果如圖6（b）所示。作為一個實(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試波長的值的長度要測量的波浪。算結(jié)果表明，當(dāng)待測FBG的波長接近C2H2氣體吸收線的波長時，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，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），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，最大誤差的絕對值為17小時，測試結(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)測系統(tǒng)，波長測量誤差小于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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