【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及opgw光缆检测领域，尤其涉及一种分布式光纤传感装置及opgw光缆覆冰监测方法。
技术介绍
1、光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,opgw)承担着地线和通信的功能，是电力生产和运营业务的重要载体。目前opgw光缆的故障处理通常利用otdr或光功率计测量判别光缆故障点，多发生在故障发生后，无法进行早期的预警。光缆的预警多依赖于人工巡线或是无人机拍摄，然而光缆的故障多为内部纤芯的故障，无法通过外观进行故障的预判，现有系统缺乏光缆预警的途径。目前，覆冰已经是电力系统面临的重大问题之一，对于opgw光缆缺乏有效的监控手段。
2、分布式光纤传感技术利用光纤作为传感器，仅利用opgw光缆中的一根备用纤芯，即可实现线路的分布式状态感知，具有本质安全、无电磁干扰、实施方便、无需在线路中供电等优势，目前基于布里渊光时域反射(botdr)技术的温度、应力监测系统以及基于相位敏感光时域反射(φ-otdr)技术的振动监测系统已被用于架空输电线的覆冰监测中。然而，由于opgw光缆中余长的存在，早期光纤的覆冰无法利用botdr进行定量的测量，φ-otdr可以利用频率进行覆冰厚度的测量，但是无法评估覆冰引起的光缆疲劳应力损伤的结果，单纯利用botdr或是φ-otdr进行覆冰监测均具有一定的局限性。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种分布式光纤传感装置及opgw光缆覆冰监测方法，通过结合botdr和φ-ot
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种分布式光纤传感装置，包括：窄线宽激光器、第一耦合器、φ-otdr系统、待测光纤、参考光信号生成系统、第二耦合器、第一光电探测器、第一光学滤波器、检波器和第一数据采集卡；
3、其中，所述窄线宽激光器，用于发出连续光信号；
4、所述第一耦合器，用于将所述连续光信号分为上支路和下支路；
5、所述φ-otdr系统，用于对上支路的连续光信号进行调制和峰值功率放大，然后将完成调制和峰值功率放大的连续光信号注入opgw光缆的待测光纤，接着对所述待测光纤中产生的后向散射光信号进行分布式放大和光功率放大，得到窄带散射光信号，并对所述窄带散射光信号进行过滤与探测，得到所述待测光纤沿线各点的频率信息；
6、所述参考光信号生成系统，用于将下支路的连续光信号调制为不同频率的光信号，并对调制后的连续光信号进行偏振态控制和衰减，得到参考光信号；
7、所述第二耦合器，用于对布里渊散射光信号与所述参考光信号进行拍频，得到拍频信号；
8、所述第一光电探测器，用于对所述拍频信号进行探测，获得探测信号；
9、所述第一光学滤波器，用于对所述探测信号进行滤波；
10、所述检波器，用于对滤波后的探测信号进行检波，得到调制信号；
11、所述第一数据采集卡，用于对所述调制信号进行实时采集，得到所述待测光纤在不同频率下的时域布里渊信号。
12、实施本专利技术实施例，通过φ-otdr系统，将完成调制和峰值功率放大的连续光信号注入opgw光缆的待测光纤中，可以实现对单根光纤的监测，接着对opgw光缆的待测光纤中的后向散射光信号进行分布式放大和光功率放大，得到窄带散射光信号，能够延长监测距离并提高信号质量，并对窄带散射光信号进行过滤与探测，可以获得待测光纤沿线各点的频率信息，从而实现高分辨率的分布式传感，精确定位待测光纤中的振动等异常现象。另外地，参考光信号生成系统将下支路的连续光信号调制为不同频率的光信号，并对调制后的连续光信号进行偏振态控制和衰减，得到参考光信号，然后通过第二耦合器，对布里渊散射光信号与所述参考光信号进行拍频，得到拍频信号，利用第一光电探测器，对拍频信号进行探测，并利用第一光学滤波器对探测到的信号进行滤波，接着通过检波器，对滤波后的探测信号进行检波，得到调制信号，并对调制信号进行实时采集，得到待测光纤在不同频率下的时域布里渊信号，即由第二耦合器、第一光电探测器、第一光学滤波器、检波器和第一数据采集卡构成botdr系统，实现不同频率的时域布里渊信号的采集。基于上述内容，通过结合botdr和φ-otdr，能够利用前端分布式一阶拉曼放大技术实现长距离多参量的opgw光缆状态监测，并利用一根纤芯同时采集光缆应变、温度和振动信息，实现更准确的opgw光缆监测。
13、作为优选方案，所述φ-otdr系统，包括：第一电光调制器、脉冲发生器、第一掺铒光纤放大器、第一环形器、波分复用器、拉曼放大器、第二掺铒光纤放大器、第二环形器、第二光学滤波器、第二光电探测器和第二数据采集卡；
14、其中，所述第一电光调制器，用于将上支路的连续光信号调制为脉冲光信号；
15、所述脉冲发生器，用于控制所述第一电光调制器；
16、所述第一掺铒光纤放大器，用于对所述脉冲光信号进行峰值功率放大；
17、所述波分复用器，用于通过所述拉曼放大器输出的拉曼光信号，对所述待测光纤中产生的所述后向散射光信号进行分布式放大，然后滤除完成分布式放大的后向散射光信号中的拉曼光信号；其中，所述后向散射光信号是所述待测光纤在完成峰值功率放大的脉冲光信号和所述拉曼光信号的作用下产生的，所述完成峰值功率放大的脉冲光信号是经由所述第一环形器和所述波分复用器注入所述待测光纤的；
18、所述第一环形器，用于将完成拉曼光信号滤除的后向散射光信号注入所述第二掺铒光纤放大器；
19、所述第二掺铒光纤放大器，用于对完成拉曼光信号滤除的后向散射光信号进行光功率放大，得到窄带散射光信号；
20、所述第二光学滤波器，用于对接收到的所述窄带散射光信号进行滤波，得到瑞利散射光信号；其中，所述窄带散射光信号是经由第二掺铒光纤放大器和所述第二环形器注入所述第二光学滤波器的；
21、所述第二光电探测器，用于实时探测所述瑞利散射光信号，并输出对应的光电流；
22、所述第二数据采集卡，用于对所述光电流进行实时采集，得到所述待测光纤沿线各点的频率信息。
23、实施本专利技术实施例的优选方案，通过采用波分复用器和拉曼放大器，可以将完成峰值功率放大的脉冲光信号和拉曼光信号注入待测光纤，从而实现分布式测量，并且在完成分布式放大之后，通过波分复用器，滤除完成分布式放大的后向散射光信号中的拉曼光信号，避免影响后续的信号探测与采集，从而提升待测光纤沿线各点的频率信息的采集准确度，有助于提高分布式光纤传感装置的精度和可靠性。
24、作为优选方案，所述波分复用器的透射波长为1550nm～1590nm，所述波分复用器的透射带宽为0.22nm，所述波分复用器的反射波长为1480nm。
25、实施本专利技术实施例的优选方案，将波分复用器的透射波长设置为1550nm～1590nm，即允许本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式光纤传感装置，其特征在于，包括：窄线宽激光器、第一耦合器、Φ-OTDR系统、待测光纤、参考光信号生成系统、第二耦合器、第一光电探测器、第一光学滤波器、检波器和第一数据采集卡；
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述Φ-OTDR系统，包括：第一电光调制器、脉冲发生器、第一掺铒光纤放大器、第一环形器、波分复用器、拉曼放大器、第二掺铒光纤放大器、第二环形器、第二光学滤波器、第二光电探测器和第二数据采集卡；
3.根据权利要求2所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述波分复用器的透射波长为1550nm～1590nm，所述波分复用器的透射带宽为0.22nm，所述波分复用器的反射波长为1480nm。
4.根据权利要求2所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述第一光电探测器为平衡探测器，所述第一光电探测器的探测带宽为500MHz，所述第二光电探测器的探测带宽为50MHz。
5.如权利要求2所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述第二光学滤波器的中心波长为1550.12nm，所述第二光学滤波器
6.如权利要求2所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述拉曼放大器的输出光功率为300mW，所述拉曼放大器的波长为1480nm。
7.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述参考光信号生成系统，包括：微波源、第二电光调制器、偏振控制器和光衰减器；
8.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述窄线宽激光器为单频窄线宽光纤激光器，所述单频窄线宽光纤激光器的输出光功率为10mW，波长为1550.12nm。
9.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述第一耦合器为单端口耦合器，所述第一耦合器的耦合比为90:10，所述第二耦合器为四端口耦合器，所述第二耦合器的耦合比为50:50。
10.一种OPGW光缆覆冰监测方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤传感装置，其特征在于，包括：窄线宽激光器、第一耦合器、φ-otdr系统、待测光纤、参考光信号生成系统、第二耦合器、第一光电探测器、第一光学滤波器、检波器和第一数据采集卡；
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述φ-otdr系统，包括：第一电光调制器、脉冲发生器、第一掺铒光纤放大器、第一环形器、波分复用器、拉曼放大器、第二掺铒光纤放大器、第二环形器、第二光学滤波器、第二光电探测器和第二数据采集卡；
3.根据权利要求2所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述波分复用器的透射波长为1550nm～1590nm，所述波分复用器的透射带宽为0.22nm，所述波分复用器的反射波长为1480nm。
4.根据权利要求2所述的一种分布式光纤传感装置，其特征在于，所述第一光电探测器为平衡探测器，所述第一光电探测器的探测带宽为500mhz，所述第二光电探测器的探测带宽为50mhz。
5.如权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢文平，梁永纯，罗啸宇，聂铭，黄正，汤晓慧，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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