一种光纤探测装置的制作方法

1.本发明涉及光纤传感器技术领域，特别是涉及一种光纤探测装置。


背景技术：

2.电力电缆作为电力系统输电载体，其运行状态直接关系到电网的安全和稳定。近年来，随着电力电缆输送负荷需求的持续增加，再加上建设、改造工期过分紧张，给电缆安全运行埋下了隐患，导致电缆击穿和火灾的事件不断发生。同样的，由于技术和管理上的原因，电力电缆由于人为等因素导致的破坏也时有发生，严重威胁电网的安全运行。
3.分布式光纤测温系统能够实时提供待测电缆全程的表面温度、导芯温度、接头温度等信息，且具有抗干扰、本征安全、测量距离远、精度高、定位准等优势，是电力电缆在线状态监测的最佳手段。分布式光纤防外破监测系统是基于分布式光纤传感网络技术，利用光纤传感和光通信等高科技技术构建的安全报警系统，有灵敏度高、结构简单、抗电干扰、抗腐蚀、能于恶劣的环境下工作等优点，能对外界入侵实时监测并发出报警。
4.目前，如果要同时检测电力电缆的温度和振动状况，需要在电力电缆上同时安装分布式光纤测温系统和分布式光纤测温系统。由此可见，现有的电力电缆状态监测系统具有成本高的缺陷。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种光纤探测装置，以解决现有的电力电缆状态监测系统成本高的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种光纤探测装置，包括：
8.激光器，用于发射探射激光；
9.光调制放大系统，所述光调制放大系统的一端与所述激光器连通；
10.耦合器，所述耦合器的第一端与所述光调制放大系统的另一端连通；
11.光纤温度探测系统，分别与所述耦合器的第二端和感温光纤连通，用于测量所述感温光纤上的温度信息；
12.光纤振动探测系统，分别与所述耦合器的第三端和振动光纤连通，用于测量所述振动光纤上的振动信息。
13.优选的，所述光调制放大系统，包括：
14.第一光放大器，所述第一光放大器的一端与所述激光器连通；
15.第二光放大器，所述第二光放大器的一端与所述第一光放大器的另一端连通，所述第二光放大器的另一端与所述耦合器的第一端连通。
16.优选的，所述光纤温度探测系统，包括：
17.第一光电探测器；
18.第二光电探测器；
19.波分复用器，所述波分复用器的第一端与所述耦合器的第二端连通，所述波分复用器的第二端与所述感温光纤连通，所述波分复用器的第三端与所述第一光电探测器连通，所述波分复用器的第四端与所述第二光电探测器连通。
20.优选的，所述光纤振动探测系统，包括：
21.第三光放大器；
22.环形器，所述环形器的第一端与所述耦合器的第三端连通，所述环形器的第二段与所述第三光电探测器连通，所述环形器的第三端与所述第三光放大器的一端连通；
23.第三光电探测器，所述第三光电探测器的一端与所述第三光放大器的另一端连通。
24.优选的，所述第一光放大器为半导体光放大器。
25.优选的，所述第二光放大器为脉冲掺铒光纤放大器。
26.优选的，所述第三光放大器为拉曼放大器。
27.优选的，所述激光器为超窄线宽激光器。
28.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
29.本发明提供了一种光纤探测装置，由上述方案可知，本发明通过利用光调制放大系统、耦合器、光纤温度探测系统和光纤振动探测系统，可以将现有的分布式光纤测温系统和分布式光纤防外破系统的光路部分合二为一，使得本发明的光纤探测装置能同时监测温度信息和振动信息，提高了光纤探测装置对电力电缆监测的全面性，并大大降低了系统硬件成本。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明提供的实施例中的光纤探测装置的光路原理图。
32.附图说明：
[0033]1‑
超窄线宽激光器；2
‑
半导体光放大器；3
‑
脉冲掺铒光纤放大器；4
‑1×
2耦合器；5
‑1×
3波分复用器；6
‑
环形器；7
‑
拉曼放大器；8
‑
第一光电探测器；9
‑
第二光电探测器；10
‑
第三光电探测器；11
‑
感温光缆；12
‑
振动光缆。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
本发明的目的是提供一种光纤探测装置，以解决现有的电力电缆状态监测系统成本高的问题。
[0036]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实
施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0037]
图1为本发明提供的实施例中的光纤探测装置的光路原理图，如图1所示，一种光纤探测装置，包括：激光器1、光调制放大系统、光纤温度探测系统和光纤振动探测系统。
[0038]
激光器1，用于发射探射激光；在本发明中，优选所述激光器1为超窄线宽激光器1。
[0039]
所述光调制放大系统的一端与所述激光器1连通；所述耦合器4的第一端与所述光调制放大系统的另一端连通；在本发明中，耦合器4为1
×
2耦合器(50:50)。
[0040]
光纤温度探测系统，分别与所述耦合器4的第二端和感温光纤11连通，用于测量所述感温光纤11上的温度信息；
[0041]
光纤振动探测系统，分别与所述耦合器4的第三端和振动光纤12连通，用于测量所述振动光纤12上的振动信息。
[0042]
作为本发明另一种具体的实施方式，所述光调制放大系统，包括：第一光放大器和第二光放大器。
[0043]
所述第一光放大器的一端与所述激光器1连通；所述第二光放大器的一端与所述第一光放大器的另一端连通，所述第二光放大器的另一端与所述耦合器4的第一端连通。需要说明的是，本发明的第一光放大器优选为半导体光放大器2，第二光放大器优选为脉冲掺铒光纤放大器3。
[0044]
作为本发明另一种具体的实施方式，所述光纤温度探测系统，包括：第一光电探测器8、第二光电探测器9和波分复用器5。
[0045]
所述波分复用器5的第一端与所述耦合器4的第二端连通，所述波分复用器5的第二端与所述感温光纤11连通，所述波分复用器5的第三端与所述第一光电探测器8连通，所述波分复用器5的第四端与所述第二光电探测器9连通。
[0046]
优选的，所述光纤振动探测系统，包括：第三光放大器、环形器6和第三光电探测器10。
[0047]
所述环形器6的第一端与所述耦合器4的第三端连通，所述环形器6的第二段与所述第三光电探测器10连通，所述环形器6的第三端与所述第三光放大器的一端连通；所述第三光电探测器10的一端与所述第三光放大器的另一端连通。在本发明中优选所述第三光放大器为拉曼放大器7。
[0048]
下面结合具体的实施例对本发明的原理进行说明：
[0049]
分布式光纤温度传感系统测量基本原理如下：光纤中的自发拉曼散射产生斯托克斯光(stokes，1663nm)和反斯托克斯光(anti
‑
stokes，1450nm)，而反斯托克斯光的强度与外部温度存在一定关系。因此，测量反斯托克斯光和斯托克斯光的强度并进行解算，即可得到散射点处的温度信息，进而实现对整个光纤所处温度场的分布式温度测量。
[0050]
分布式光纤防外破监测系统测量基本原理如下：超窄线宽激光器发出连续激光(1550nm)，激光经过调制器后连续光被调制成脉冲光，脉冲光经过多级放大器后进入传感光纤，进入传感光纤中的光脉冲在传输过程中产生瑞利背向散射光(1550nm)，在其脉冲宽度内的瑞利背向散射光会发生干涉。当光纤线路上有振动时，该处的瑞利背向散射光相位发生变化，由此引起背向散射光之间干涉发生变化，通过探测器检测到干涉信号的变化，就可以测量到振动信号。
[0051]
超窄线宽激光器1发出连续超窄线宽的激光，经半导体光放大器2后调制成脉冲
光；经过脉冲掺铒光纤放大器3(edfa)进行光放大，再经过1
×
2耦合器4均分为两束光；一路光经过1
×
3波分复用器5(wdm)后进入感温光缆11，在感温光缆11中会产生拉曼散射，拉曼散射光经由1
×
3波分复用器5(wdm)后将反斯托克斯光(1450nm)与斯托克斯光(1663nm)送入光电探测器(8、9)中进行温度解调，得到温度信息；另一路光经过环形器6进入拉曼放大器7进行放大后进入振动光纤12，在振动光纤12中会产生拉曼散射，经过瑞利散射后的光经由环形器6送入光电探测器10中进行振动解调，得到振动信息。
[0052]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0053]
本发明提供了一种光纤探测装置，由上述方案可知，本发明通过利用光调制放大系统、耦合器、光纤温度探测系统和光纤振动探测系统，可以将现有的分布式光纤测温系统和分布式光纤防外破系统的光路部分合二为一，使得本发明的光纤探测装置能同时监测温度信息和振动信息，提高了光纤探测装置对电力电缆监测的全面性，并大大降低了系统硬件成本。
[0054]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0055]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。