[发明专利]电缆隧道多参数光纤分布式传感测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了电缆隧道多参数光纤分布式传感测量装置，完成对电缆隧道内参数在线监测，包括激光发射单元、激光基准信号单元、激光反馈信号单元、控制单元、分布式探头阵列，激光发射单元的控制端与控制单元的输出端连接，激光发射单元的输出端一路与激光基准信号单元的输入端连接，另一路与分布式探头阵列的输入端连接，分布式探头阵列的输出端与激光反馈信号单元的输入端连接，激光反馈单元的输出端与控制单元的输入端连接。实现电缆隧道内温度、湿度以及气体浓度参数的同时在线监测，结构简单、功耗低且本质安全。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其是基于光时域分析技术的多参数分布式传感系统，主要应用于电缆隧道中温度、湿度以及气体浓度的多点分布式检测。

背景技术

近年来，随着我国经济实力的增长和城市化建设的需求，国家电网公司加大了输电网电缆化投资力度，使电缆隧道的总里程数不断刷新。目前我国已成为世界上电缆隧道最多，建设发展最快的国家。随之而来的是对于电缆隧道运维管理的需求大大增加，其中对于电缆隧道内温度、湿度以及相应气体浓度的检测必不可少。然而，当前电缆隧道内针对上述参数的探测传感器大多仍旧停留在多种检测手段及相关设备拼装组合的阶段，不但传感器结构复杂，而且传感信号繁杂、数据传输需求量大，在现场应用中系统功耗大、稳定性差且难以实现监测的本质安全。当前，在电缆隧道内尚缺乏结构简单、功耗低、本质安全且可以对温度、湿度以及气体浓度同时进行探测的系统装置，使得电缆隧道内温度、湿度以及气体浓度参数的在线监测难以有效实施。

发明内容

本发明的目的是提供电缆隧道多参数光纤分布式传感测量装置及测量方法，实现电缆隧道内温度、湿度以及气体浓度参数的同时在线监测，结构简单、功耗低且本质安全。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一发明提供了一种电缆隧道多参数光纤分布式传感测量装置，完成对电缆隧道内参数在线监测，包括激光发射单元、激光基准信号单元、激光反馈信号单元、控制单元、分布式探头阵列，激光发射单元的控制端与控制单元的输出端连接，激光发射单元的输出端一路与激光基准信号单元的输入端连接，另一路与分布式探头阵列的输入端连接，分布式探头阵列的输出端与激光反馈信号单元的输入端连接，激光反馈单元的输出端与控制单元的输入端连接。

进一步地，激光发射单元包括第一激光器和第二激光器，第一激光器和第二激光器的输入端分别与激光器高频驱动电路/温控电路电连接，激光器高频驱动电路/温控电路与控制单元电连接；第一激光器与第二激光器发出的脉冲激光束经过第一分束器后进入第二分束器，第二分束器分束后一束进入激光基准信号单元，另一束进入分布式探头阵列。

进一步地，所述激光基准信号单元包括第三波分复用器、第三光电探测器和第四光电探测器；进入激光基准信号单元的光经第三波分复用器后分作两束，第一激光器的出射光进入第三光电探测器，第二激光器的出射光进入第四光电探测器；第三光电探测器和第四光电探测器响应得到的光电信号由多通道高速数据采集电路获取发送至控制单元，作为光信号分析的参考信号。

进一步地，第二分束器另一束出射光经过环形器后一路进入第二波分复用器，第二波分复用器的出射光分为两束：第一激光器的出射光和第二激光器的出射光分别进入分布式探头阵列；分布式探头阵列的反射光按照原路径返回，经过环形器后进入第一波分复用器，第一波分复用器的出射光分作两束，第一激光器的反射光传输至第一光电探测器，第二激光器的反射光传输至第二光电探测器；第一光电探测器和第二光电探测器的输出光电信号与多通道高速数据采集电路连接，多通道高速数据采集电路与控制单元电连接。