光纤分布式超声检测系统及光纤分布式超声检测方法技术方案

本发明专利技术提供一种光纤分布式超声检测系统及光纤分布式超声检测方法。该系统包括分布式光纤传感模块和多个串联的超声检测传感单元构成的检测模块；超声检测传感单元包括芯轴和缠绕在芯轴上的传感光纤，传感光纤为单模裸纤；检测模块的输入端用于检测变压器的局部放电超声信号，检测模块的输出端与分布式光纤传感模块的输入端连接，用于将检测模块检测到的局部放电超声信号传输给分布式光纤传感模块；分布式光纤传感模块用于解调局部放电超声信号。本发明专利技术能够对变压器局部放电状态进行全面监测。监测。监测。

【技术实现步骤摘要】
光纤分布式超声检测系统及光纤分布式超声检测方法


[0001]本专利技术涉及光学传感
，尤其涉及一种光纤分布式超声检测系统及光纤分布式超声检测方法。

技术介绍

[0002]变压器内部存在绝缘缺陷时，由于施加的高电压作用容易产生局部放电现象，并伴随有超声波从缺陷处通过介质向四周扩散，因此开展局部放电超声检测对提升电力设备可靠运行能力是十分重要的。
[0003]现有技术中电力变压器体积大且结构复杂，超声信号传播衰减严重，超声检测主要依赖压电陶瓷传感器，具体是在变压器表面布置多个压电陶瓷传感器进行监测，但是压电陶瓷传感器的局部放电检测灵敏度低，并且由于测量原理的限制，检测点的数量少，无法覆盖变压器全身，难以对变压器局部放电状态实现全面监测。
[0004]因此，亟需一种能够对变压器局部放电状态进行全面监测的检测系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种光纤分布式超声检测系统及光纤分布式超声检测方法，以解决现有技术中难以对变压器局部放电状态进行全面监测的问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种光纤分布式超声检测系统，光纤分布式超声检测系统包括分布式光纤传感模块和多个串联的超声检测传感单元构成的检测模块；超声检测传感单元包括芯轴和缠绕在芯轴上的传感光纤，传感光纤为单模裸纤；
[0007]检测模块的输入端用于检测变压器的局部放电超声信号，检测模块的输出端与分布式光纤传感模块的输入端连接，用于将检测模块检测到的局部放电超声信号传输给分布式光纤传感模块；
[0008]分布式光纤传感模块用于解调局部放电超声信号。
[0009]在一种可能的实现方式中，多个串联的超声检测传感单元通过传感光纤串5联；
[0010]传感光纤以四极对称的方式缠绕在芯轴的外部，且芯轴上相邻的传感光纤之间均涂覆有紫外胶。
[0011]在一种可能的实现方式中，分布式光纤传感模块包括窄线宽激光器、光隔离器、第一耦合器、电光调制器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器、第0二耦合器、平衡光电探测器、数据采集卡和信号处理单元；
[0012]窄线宽激光器的光信号输出端与光隔离器的输入端连接；
[0013]光隔离器的输出端与第一耦合器的输入端连接；
[0014]第一耦合器的第一光信号输出端与电光调制器的第一输入端连接，第一耦合器的第二光信号输出端与第二耦合器的第一输入端连接；
[0015]5电光调制器的输出端与声光调制器的输入端连接；
[0016]声光调制器的输出端与掺铒光纤放大器的输入端连接；
[0017]掺铒光纤放大器的输出端与环形器的第一光信号端连接；
[0018]环形器的第二光信号端与检测模块连接，环形器的第三光信号端与第二耦合器的第二输入端连接；
[0019]0第二耦合器的输出端与平衡光电探测器的输入端连接；
[0020]平衡光电探测器的输出端与数据采集卡的输入端连接；
[0021]数据采集卡的输出端与信号处理单元的输入端连接；
[0022]信号处理单元用于处理接收到的采集数据，得到变压器的局部放电数据。
[0023]在一种可能的实现方式中，分布式光纤传感模块还包括函数发生器；5函数发生器的输出端与电光调制器的第二输入端连接，函数发生器用于生成等频率间隔的正弦信号，以驱动电光调制器。
[0024]在一种可能的实现方式中，窄线宽激光器为低噪声窄线宽光纤激光器，窄线宽激光器的输出线宽小于5kHz。
[0025]在一种可能的实现方式中，第一耦合器为1
×
2耦合器，第一耦合器的分光比为90:10；
[0026]第一耦合器的第一光信号输出端为90％光信号输出端，第一耦合器的第二光信号输出端为10％光信号输出端。
[0027]在一种可能的实现方式中，第二耦合器为2
×
2耦合器。
[0028]在一种可能的实现方式中，声光调节器的频移为500MHz，消光比为50dB。
[0029]在一种可能的实现方式中，平衡光电探测器的探测带宽为2.5GHz。
[0030]第二方面，本专利技术实施例提供了一种光纤分布式超声检测方法，采用磁吸夹具和如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式的光纤分布式超声检测系统，该方法包括：
[0031]在检测模块的输入端涂覆超声耦合剂，使用磁吸夹具将检测模块固定在变压器的待检测位置处；
[0032]当检测模块检测到局部放电超声信号时，将局部放电超声信号传输给分布式光纤传感模块；
[0033]分布式光纤传感模块解调局部放电超声信号，得到变压器的局部放电数据。
[0034]本专利技术实施例提供一种光纤分布式超声检测系统及光纤分布式超声检测方法，通过设置分布式光纤传感模块和多个串联的超声检测传感单元构成的检测模块，超声检测传感单元包括芯轴和缠绕在芯轴上的传感光纤，传感光纤为单模裸纤，能够提高超声检测传感单元的灵敏度；检测模块的输入端用于检测变压器的局部放电超声信号，检测模块的输出端与分布式光纤传感模块的输入端连接，用于将检测模块检测到的局部放电超声信号传输给分布式光纤传感模块，在变压器表面实现局部放电超声信号的有效探测，并且多个串联的超声检测传感单元可以实现对变压器的全面监测；分布式光纤传感模块用于解调局部放电超声信号，通过分布式光纤传感模块的不同设置，可以提高系统的检测频带，全面准确地得到变压器的局部放电数据，从而提升电力设备运行的可靠性。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述
中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是本专利技术实施例提供的光纤分布式超声检测系统的第一结构示意图；
[0037]图2是本专利技术实施例提供的超声检测传感单元的结构示意图；
[0038]图3是本专利技术实施例提供的光纤分布式超声检测系统的第二结构示意图；
[0039]图4是本专利技术实施例提供的T时间内脉冲光信号的示意图；
[0040]图5是本专利技术实施例提供的光纤分布式超声检测方法的实现流程图。
具体实施方式
[0041]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。
[0042]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
[0043]图1为本专利技术实施例提供的光纤分布式超声检测系统的第一结构示意图，图2为本专利技术实施例提供的超声检测传感单元的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤分布式超声检测系统，其特征在于，光纤分布式超声检测系统包括分布式光纤传感模块和多个串联的超声检测传感单元构成的检测模块；所述超声检测传感单元包括芯轴和缠绕在芯轴上的传感光纤，所述传感光纤为单模裸纤；所述检测模块的输入端用于检测变压器的局部放电超声信号，所述检测模块的输出端与所述分布式光纤传感模块的输入端连接，用于将所述检测模块检测到的局部放电超声信号传输给所述分布式光纤传感模块；所述分布式光纤传感模块用于解调所述局部放电超声信号。2.根据权利要求1所述的光纤分布式超声检测系统，其特征在于，所述多个串联的超声检测传感单元通过所述传感光纤串联；所述传感光纤以四极对称的方式缠绕在所述芯轴的外部，且所述芯轴上相邻的传感光纤之间均涂覆有紫外胶。3.根据权利要求1所述的光纤分布式超声检测系统，其特征在于，所述分布式光纤传感模块包括窄线宽激光器、光隔离器、第一耦合器、电光调制器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器、第二耦合器、平衡光电探测器、数据采集卡和信号处理单元；所述窄线宽激光器的光信号输出端与所述光隔离器的输入端连接；所述光隔离器的输出端与所述第一耦合器的输入端连接；所述第一耦合器的第一光信号输出端与所述电光调制器的第一输入端连接，所述第一耦合器的第二光信号输出端与所述第二耦合器的第一输入端连接；所述电光调制器的输出端与所述声光调制器的输入端连接；所述声光调制器的输出端与所述掺铒光纤放大器的输入端连接；所述掺铒光纤放大器的输出端与所述环形器的第一光信号端连接；所述环形器的第二光信号端与所述检测模块连接，所述环形器的第三光信号端与所述第二耦合器的第二输入端连接；所述第二耦合器的输出端与所述平衡光电探测器的输入端连接；所述平衡光电探测器的输出端与所述数据采集卡的输入端连接；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙路，高树国，马国明，臧谦，刘宏亮，赵军，邢超，王丽丽，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：