光纤传感技术在高温超导电缆中的应用研究

发布时间：2017-10-04 18:09

  本文关键词：光纤传感技术在高温超导电缆中的应用研究

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【摘要】：高温超导电缆凭借其通流容量大、线路损耗小、结构紧凑等优点获得了国内外广泛关注,而高温超导电缆通常运行在液氮环境中,一旦发生失超,则会导致运行环境的温度发生剧烈变化,同时对电力系统带来重大影响。PT-100铂电阻等传统低温温度传感器易受高电压、强电磁干扰,而光纤传感技术凭借其抗电磁干扰等优势在工程领域获得广泛应用,因此将光纤传感技术引入到高温超导电缆的温度监测中具有重要意义。本文针对高温超导电缆的温度监测要求,分别对光纤Bragg光栅传感技术以及‘后向拉曼散射分布式光纤传感技术在传感器低温温度传感特性、传感器低温温度标定、传感信号处理、低温传感系统搭建以及高温超导电缆直流临界测温对比等方面展开了研究,相关的研究内容与成果如下：(1)通过对五种不同光纤Bragg光栅传感器在低温环境下的温度传感特性对比,得到了光纤Bragg光栅传感器在低温下的波长-温度传感特性曲线,以及涂覆材料、封装材料对传感器温度传感性能的影响,并通过搭建低温标定平台实现了对OS4200型传感器的逐点式标定,最后利用小波降噪对传感信号进行处理并通过提出一种数据处理量少、计算精度高的寻峰算法实现了光纤Bragg光栅传感技术在低温环境下的应用；(2)以AP-Sensing分布式光纤测量主机为主体,设计了一套后向拉曼散射分布式光纤测温系统,并通过与PT-100铂电阻在低温下的温度变化对比,证明该套分布式光纤测温系统能够实现低温环境下的温度测量;(3)通过绕制一段0.2m长的高温超导电缆样缆,并将PT-100铂电阻、光纤Bragg光栅传感器以及分布式光纤传感器嵌入其中,对实验样缆进行直流临界实验,结果表明光纤Bragg光栅测温系统与后向拉曼散射分布式光纤测温系统均能正常反映高温超导电缆失超时的温度变化,分布式光纤测温系统由于测量原理的原因导致测温数据有一定延迟。本文通过对光纤传感技术在低温环境下应用的探索性研究,所得数据与成果对光纤传感技术在高温超导电缆的实际工程应用提供了重要支持,并具有一定实际意义与参考价值。
【关键词】：低温 光纤Bragg光栅 分布式光纤 高温超导电缆
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM249.7;TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文主要工作内容11-13
• 第2章 光纤Bragg光栅低温传感特性研究13-46
• 2.1 光纤Bragg光栅基本传感原理13-17
• 2.2 光纤Bragg光栅温度传感器低温传感特性实验17-28
• 2.2.1 实验装置18-21
• 2.2.2 实验过程21-22
• 2.2.3 实验结果22-28
• 2.3 光纤Bragg光栅传感器低温标定系统28-37
• 2.3.1 低温标定系统硬件构成28-30
• 2.3.2 低温标定系统软件设计30-33
• 2.3.3 光纤Bragg传感器低温标定实验33-37
• 2.4 基于小波分析的光纤Bragg光栅寻峰算法研究37-45
• 2.4.1 光纤Bragg光栅传感信号小波分析处理37-40
• 2.4.2 寻峰算法对比分析40-45
• 2.5 本章小结45-46
• 第3章 后向拉曼散射分布式光纤低温测量系统46-57
• 3.1 分布式光纤基本传感原理46-48
• 3.2 AP-Sensing分布式光纤低温测量系统48-54
• 3.2.1 硬件构成部分49-51
• 3.2.2 软件设计部分51-53
• 3.2.3 系统技术参数53-54
• 3.3 分布式光纤低温测量系统测试实验54-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第4章 高温超导电缆直流临界实验57-62
• 4.1 高温超导电缆样缆绕制57-58
• 4.2 实验过程58-60
• 4.3 实验结果60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 结论62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士期间发表的论文及其它成果67-68
• 致谢68

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本文编号：972081