基于光纤光栅的电缆温度监测系统研究

发布时间：2017-08-20 21:15

  本文关键词：基于光纤光栅的电缆温度监测系统研究

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【摘要】：在我国的电力系统中,电缆作为电力系统的重要组件,其安全运行是整个供电系统的安全保障。电缆会长期处于高温、高辐射、高电压的环境中工作,容易出现过热或者短路的情况,从而引起火灾,因此,有必要对电缆的温度进行实时的监测,在事故早期通过监测发现问题并采取相应的措施,可以有效地阻止火灾的发生,减少经济的损失。对电缆的温度监测不能只是局部的测量,要实现对铺设的整条电缆线路的分布式监测。近年来,光纤光栅传感技术的发展一直受到人们的关注,光纤光栅传感器有灵敏性高、抗电磁干扰能力强、绝缘性好、体积小、动态范围广等优点,适合在复杂恶劣的环境下工作,可以对电缆的温度进行实时的监测。首先了解国内外光纤光栅传感技术研究现状及发展趋势,分析光纤光栅的测温原理和几种波长解调方法,确定了基于光纤光栅的电缆温度监测系统的方案。利用ANSYS有限元软件对电缆内部的温度分布情况进行仿真,得到了电缆内部的温度场分布,根据仿真的结果得出光纤光栅在电缆中的合理布置位置,为监测电缆温度提供了依据。然后搭建测温系统,基于光纤Bragg光栅的电缆温度监测系统由宽带光源、光纤光栅、光环形器、解调模块及利用LabVIEW语言编写的温度监测界面组成。当电缆周围的温度变化时,光纤光栅的中心波长也会随之改变,宽带光由光环形器传输到光纤光栅上,满足条件的反射光由光纤进入到波长解调模块,完成光电信号的转换,解调模块会将反射光的中心波长值和对应的光功率信息传输到计算机中。计算机通过LabVIEW软件编写数据采集程序获取模块传递的信息,将获取的信息进行处理并将处理后的值以XY坐标图的形式显示出来,并将温度值显示在界面上。最后进行系统实验,实验数据结果验证该系统可行。
【关键词】：光纤光栅 LabVIEW 波长解调模块 ANSYS 电缆温度场
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 电力电缆测温技术的研究现状10-13
• 1.3 光纤光栅传感技术的研究现状及发展趋势13-14
• 1.4 本论文的主要工作内容14-16
• 第2章 光纤光栅理论16-29
• 2.1 光纤光栅的分类16
• 2.2 光纤光栅结构及传感原理16-18
• 2.3 光纤光栅波长解调技术18-22
• 2.3.1 光谱仪解调法18-19
• 2.3.2 边缘滤波法19-20
• 2.3.3 非平衡马赫-曾德干涉检测法20-21
• 2.3.4 可调谐F-P腔滤波法21-22
• 2.3.5 可调谐光源检测法22
• 2.4 光纤光栅的复用技术22-28
• 2.4.1 波分复用系统（WDM）23-24
• 2.4.2 空分复用系统（SDM）24-25
• 2.4.3 时分复用系统（TDM）25-26
• 2.4.4 混合复用系统26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 电缆温度场的仿真分析29-33
• 3.1 电缆温度场的理论分析29-30
• 3.2 有限元仿真研究30-32
• 3.2.1 模型建立的假设条件30
• 3.2.2 三芯电缆几何模型建立30-31
• 3.2.3 三芯电缆温度场的求解31-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第4章 光纤光栅测温系统的硬件设计33-43
• 4.1 系统总体设计方案33
• 4.2 FBGA模块解调原理33-36
• 4.2.1 FBGA模块结构33-36
• 4.2.2 模块解调原理36
• 4.3 宽带光源36-39
• 4.3.1 宽带光源的选择36-38
• 4.3.2 ASE光源的结构38-39
• 4.4 光纤的特性39
• 4.5 光环形器39-41
• 4.5.1 光环行器的原理39-40
• 4.5.2 光环行器的特性40-41
• 4.6 本章小结41-43
• 第5章 LabVIEW采集程序设计43-49
• 5.1 LabVIEW简介43
• 5.2 LabVIEW采集程序的设计43-48
• 5.3 本章小结48-49
• 第6章 光纤光栅测温实验与数据分析49-53
• 6.1 系统实物连接49
• 6.2 实验结果分析49-52
• 6.3 本章小结52-53
• 第7章 结论53-54
• 参考文献54-57
• 在学研究成果57-58
• 致谢58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：708916