电力分布式光纤传感系统温度和应变监测研究

发布时间：2017-09-19 07:24

  本文关键词：电力分布式光纤传感系统温度和应变监测研究

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【摘要】：电力光纤在电力系统中作为电网通信及调度、保护的信息通道,目前在国内有上百万公里,电力分布式光纤传感系统的研究对于解决电力光纤本体监测以及对光缆沿线的环境监测,具有重要的意义。电力光纤特性发生改变的最主要和直接的表现方式是温度和应变的变化,因此温度和应变的监测成为电力光缆中最主要和最重要的手段。而光纤中的布里渊散射与温度和应变有着密切的联系,因此基于布里渊散射的分布式光纤传感技术得到了广泛的研究和应用。本文基于布里渊光时域反射(BOTDR)技术设计了主要应用于电力光缆的监测系统,具有对电力光缆的温度和应变长距离、分布式监测的能力。系统主要在Labview虚拟仪器平台上进行设计开发,涉及参数设置、数据采集、数据处理、扫频设计、图形显示、数据保存、界面设计和系统测试等内容。文章首先基于BOTDR技术进行硬件平台的基础搭建,而后进行了Labview软件设计。软件设计主要包括对数据采集卡的数据采集控制,频率合成器的扫频控制,散射信号的降噪处理,为获取精确的布里渊频移而采用的不同数据拟合算法等。最后通过实验测试证明了该系统的可行性,达到了对光纤温度和应变的实时监测,可应用于电力系统中电力光缆可能出现的火灾、覆冰、雷击、舞动以及破坏等故障监测。
【关键词】：布里渊光时域反射 数据采集 Labview软件设计 监测
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76;TP212
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 论文各部分主要内容13-15
• 第二章 分布式光纤传感技术概述15-26
• 2.1 技术原理简介15-16
• 2.2 光时域反射(OTDR)传感技术16-20
• 2.2.1 光时域反射原理16-18
• 2.2.2 相干探测技术18-20
• 2.3 布里渊光时域反射(BOTDR)传感技术20-25
• 2.3.1 布里渊散射原理与传感机制20-22
• 2.3.2 布里渊光时域反射技术22-24
• 2.3.3 布里渊散射谱提取方法24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 系统分析与设计26-33
• 3.1 系统性能指标分析26-27
• 3.2 系统功能分析27-28
• 3.3 系统结构与模块设计28-29
• 3.4 系统软件平台29-30
• 3.5 系统硬件平台搭建30-32
• 3.6 本章小结32-33
• 第四章 数据采集设计与信号处理33-48
• 4.1 数据采集设计33-41
• 4.1.1 USB9812A高速数据采集卡概述33-35
• 4.1.2 USB9812A数据采集卡参数设置35-36
• 4.1.3 光纤传感数据采集基本功能设计36-41
• 4.2 时域信号分析与处理41-47
• 4.2.1 信号检波处理41-42
• 4.2.2 信号降噪分析42-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 关键功能与算法设计48-73
• 5.1 扫频功能设计48-57
• 5.1.1 扫频功能概述48-49
• 5.1.2 频率合成器与PC连接控制49-53
• 5.1.3 扫频功能的软件实现53-57
• 5.2 布里渊频移提取算法的设计57-70
• 5.2.1 布里渊频移获取概述57-59
• 5.2.2 洛仑兹拟合59-63
• 5.2.3 三次样条拟合63-65
• 5.2.4 样条插值法65-67
• 5.2.5 拟合改进分析67-70
• 5.3 频移定标70-71
• 5.4 连续采集设计71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 原型系统实现与实验验证73-86
• 6.1 系统软件设计73-75
• 6.2 系统界面设计75-76
• 6.3 原型系统实现76-77
• 6.4 实验验证与分析77-85
• 6.4.1 系统运行实验77-80
• 6.4.2 温度测试80-82
• 6.4.3 应变测试82-83
• 6.4.4 空间分辨率测试83-84
• 6.4.5 实验数据分析84-85
• 6.5 本章小结85-86
• 第七章 总结与展望86-88
• 7.1 总结86-87
• 7.2 展望87-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-93
• 攻读硕士学位期间的研究成果93

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本文编号：880316