双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统，涉及光纤电流传感技术领域，具体涉及一种双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统。本实用新型专利技术是为了解决现有光纤电流传感系统应用过程中环境交叉敏感、无法大规模长距离测量的问题。本实用新型专利技术包括光源装置、分布式光纤传感装置、信号解调装置。其中光源装置包含ASE宽带光源、光隔离器；分布式光纤传感装置包括电流传感光栅阵列、温度传感光栅阵列（2‑2）；信号解调装置包括采集装置、数据处理装置、解调装置、显示装置；其中，电流传感光栅阵列采用磁致伸缩材料薄膜型光栅实现。通过对对应电流传感光栅与温度传感光栅的传感数据差分处理实现温度自适应传感。

Temperature adaptive distributed optical fiber current sensing system with double helix structure

The utility model provides a dual spiral structure temperature adaptive distributed optical fiber current sensing system, which relates to the field of optical fiber current sensing technology, and specifically relates to a dual spiral structure temperature adaptive distributed optical fiber current sensing system. The utility model is designed to solve the problem of cross sensitivity in the application of the existing optical fiber current sensing system, and can not be measured in large scale and long distance. The utility model comprises a light source device, a distributed optical fiber sensing device and a signal demodulation device. The light source device includes a ASE broadband light source and an optical isolator, and the distributed optical fiber sensing device includes a current sensing grating array and a temperature sensing grating array (2). The signal demodulation device includes a collection device, a data processing device, a demodulation device, a display device, and a magnetostrictive material for the current sensing grating array. Material thin film grating is realized. Adaptive temperature sensing is realized through differential processing of sensing data corresponding to current sensing grating and temperature sensing grating.

【技术实现步骤摘要】
双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统
本技术涉及光纤电流传感
，具体涉及一种双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统。
技术介绍
电力工业是国家的基础工业，在国民经济中有举足轻重的地位。近三十年来，中国的改革开放政策，使得中国经济平均在以每年10%速度发展，对于电力的需求随着发展的速度不断增加，电力传送量不断增大，电压等级越来越高。随着电力系统的不断发展，输电容量和电压等级的逐渐增高，使得电流互感器要不断的完善来满足电力系统的需要，传统的电流互感器已满足不了电力系统的不断发展，研究新型的电流互感器已成为必然趋势。20世纪70年代，光纤技术和光纤通信技术开始迅速发展，带动了光纤传感技术的兴起和飞速发展，与传统传感器相比，光传感器具有低成本、抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高、动态范围大、响应速度快、微米尺寸、生物兼容性好、机械强度高等特有的优点。并且对外界环境变化敏感，对多种物理量具有优良的传感性能。光纤电流传感器的内在优势在高电压系统中是非常吸引人的，能够满足电力系统的发展趋势，将弥补传统电流互感器的一些不足。因为对其的研究还不成熟，还没有能够广泛的应用于实际，光纤传感器件的交叉敏感问题是使其应用受限的主要原因。解决此问题的措施是使用对待测参量唯一敏感的光纤传感器件，但这种传感器件通常难以设计且使用范围受限；或者是使用多参量光纤传感器件，将待测参量和干扰参量同时测出，这种传感器件相对容易设计和制备。因此设计和使用多参量传感器件更符合当今传感领域的需求。
技术实现思路
本技术的实施实例提供了双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统，是为了解决现有光纤电流传感系统应用过程中环境交叉敏感、无法大规模长距离测量的问题。为达上述目的，本技术实施实例采用如下技术方案：提供了一种双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统，其特征在于：它包括光源装置（1）、分布式光纤传感装置（2）、信号解调装置（3）；光源装置（1），所述光源装置（1）包含ASE宽带光源（1-1）、光隔离器（1-2）；分布式光纤传感装置（2），所述分布式光纤传感装置（2）采用双螺旋缠绕结构，其内包含电流传感光栅阵列（2-1）、温度传感光栅阵列（2-2），其中，电流传感光栅阵列（2-1）为输入端连接光隔离器（1-2）输出端，温度传感光栅阵列（2-2）为输出端；信号解调装置（3），所述信号解调装置（3）内包含采集装置（3-1）、数据处理装置（3-2）、解调装置（3-3）、显示装置（3-4），其中，采集装置（3-1）的输入端连接分布式光纤传感装置（2）的输出端，采集装置（3-1）的输出端连接解调装置（3-3）的输入端，解调装置（3-3）的输出端加载数据处理装置（3-2）后连接显示装置（3-4）。所述的ASE宽带光源（1-1）的中心波长为1550nm，带宽为80nm。所述的电流传感光栅阵列（2-1）与温度传感光栅阵列（2-2）分布在同一根光纤上，并且参数相同。所述的分布式光纤传感装置（2）为单根光纤双螺旋结构，均匀围绕待测电流分布。所述的电流传感光栅阵列（2-1）与温度传感光栅阵列（2-2）在双螺旋结构中平行分布，处于相同环境因素下。所述的电流传感光栅阵列（2-1）为薄膜型光纤传感结构，通过光纤镀膜技术将超磁致伸缩材料附着在光纤光栅表面实现电流传感。所述的电流传感光栅阵列（2-1）内各个传感光栅均通过单模光纤熔接进行连接。所述系统内传输光纤均采用纤芯直径为8μm、包层直径为125μm的单模光纤本技术专利提供了一种双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统，该光纤电流传感系统改善了现有光纤电流传感系统应用过程中环境交叉敏感、无法大规模长距离测量的问题。本技术的有益效果是：本技术针对当前光纤电流传感器实际应用过程中环境交叉敏感、无法大规模长距离测量的缺点，提出一种基于双螺旋结构的改进系统方案。采用光纤镀膜技术将超磁致伸缩材料附着在光纤光栅表面，以此结构作为电流传感单元，将多个传感单元以一定距离分布在单根光纤上形成电流传感光栅阵列，实现分布式传感；同时将未镀膜的光纤光栅以相同数量、相同距离分布在同一根光纤的另一半，利用光纤光栅的温度传感特性，基于双螺旋结构分布，将镀膜光栅与未镀膜光栅一对一对应分布，最终通过对应良光栅传感信号的数据处理实现传感系统的温度自适应功能。该系统结构简单、稳定，易于制作，成本低廉，并且可以实现大规模长距离抗环境温度交叉敏感的电流传感功能。附图说明图1为双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统结构图；图2为温度自适应电流传感单元结构图；图3为电流传感元件结构图。具体实施方式下面结合说明书附图进一步说明本技术的具体实施方式。如图1，本实施方式所述的双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统，它包括光源装置（1）、分布式光纤传感装置（2）、信号解调装置（3），光源装置（1）内包含ASE宽带光源（1-1）、光隔离器（1-2），分布式光纤传感装置（2）采用双螺旋缠绕结构，其内包含电流传感光栅阵列（2-1）、温度传感光栅阵列（2-2），其中，电流传感光栅阵列（2-1）为输入端连接光隔离器（1-2）输出端，温度传感光栅阵列（2-2）为输出端，信号解调装置（3）内包含采集装置（3-1）、数据处理装置（3-2）、解调装置（3-3）、显示装置（3-4），其中，采集装置（3-1）的输入端连接分布式光纤传感装置（2）的输出端，采集装置（3-1）的输出端连接解调装置（3-3）的输入端，解调装置（3-3）的输出端加载数据处理装置（3-2）后连接显示装置（3-4）；如图2，分布式光纤传感装置（2）内包含电流传感光栅阵列（2-1）、温度传感光栅阵列（2-2）、待测电流装置（2-3），其中，流传感光栅阵列（2-1）与温度传感光栅阵列（2-2）内光栅一一对应并且平行分布，以双螺旋结构缠绕于待测电流装置上；如图3，电流传感光栅阵列（2-1）为薄膜型光纤传感结构，其内包含磁致伸缩材料薄膜（2-1-1）、光纤光栅（2-1-2）、单模光纤（2-1-3），其中，磁致伸缩材料薄膜（2-1-1）通过光纤镀膜技术附着在光纤光栅（2-1-2）表面，传感光栅阵列（2-1）内各光栅通过单模光纤（2-1-3）以熔接方式连接。所述的ASE宽带光源（1-1）的中心波长为1550nm，带宽为80nm。所述的电流传感光栅阵列（2-1）与温度传感光栅阵列（2-2）内各光栅间距离均为0.5m。在使用时，先按照附图说明将光路搭建完成，将传感头以双螺旋结构缠绕于待测电流周围放置。待光源输出信号稳定后即可进行测量。工作原理：双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统：工作过程：先将光路按光路图连接好，打开光源，将传感头垂直置于待测电流周围，待光源输出光信号稳定后开始测量。光信号依次经过电流光栅传感阵列、温度光栅传感阵列后到达信号解调装置，两传感阵列内光栅一一对应，在信号解调装置中通过对两光栅传感数据的差分算法处理，将电流光栅传感信号中的温度影响去除，这样就可以实现环境温度自适应电流传感。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统，其特征在于：它包括光源装置（1）、分布式光纤传感装置（2）、信号解调装置（3）；光源装置（1），所述光源装置（1）包含ASE宽带光源（1‑1）、光隔离器（1‑2）；分布式光纤传感装置（2），所述分布式光纤传感装置（2）采用双螺旋缠绕结构，其内包含电流传感光栅阵列（2‑1）、温度传感光栅阵列（2‑2），其中，电流传感光栅阵列（2‑1）为输入端连接光隔离器（1‑2）输出端，温度传感光栅阵列（2‑2）为输出端；信号解调装置（3），所述信号解调装置（3）内包含采集装置（3‑1）、数据处理装置（3‑2）、解调装置（3‑3）、显示装置（3‑4），其中，采集装置（3‑1）的输入端连接分布式光纤传感装置（2）的输出端，采集装置（3‑1）的输出端连接解调装置（3‑3）的输入端，解调装置（3‑3）的输出端加载数据处理装置（3‑2）后连接显示装置（3‑4）。

【技术特征摘要】
1.一种双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统，其特征在于：它包括光源装置（1）、分布式光纤传感装置（2）、信号解调装置（3）；光源装置（1），所述光源装置（1）包含ASE宽带光源（1-1）、光隔离器（1-2）；分布式光纤传感装置（2），所述分布式光纤传感装置（2）采用双螺旋缠绕结构，其内包含电流传感光栅阵列（2-1）、温度传感光栅阵列（2-2），其中，电流传感光栅阵列（2-1）为输入端连接光隔离器（1-2）输出端，温度传感光栅阵列（2-2）为输出端；信号解调装置（3），所述信号解调装置（3）内包含采集装置（3-1）、数据处理装置（3-2）、解调装置（3-3）、显示装置（3-4），其中，采集装置（3-1）的输入端连接分布式光纤传感装置（2）的输出端，采集装置（3-1）的输出端连接解调装置（3-3）的输入端，解调装置（3-3）的输出端加载数据处理装置（3-2）后连接显示装置（3-4）。2.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构温度自适应分布式光纤电流传感系统，其特征在于：所述的ASE宽带光源（1-1）的中心波长为1550nm，带宽为80nm。3.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构温度自适应分布式...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯月，张赫，王锁成，聂辰一，周韬，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23