分布式傳感器在電力電纜溫度系統中的應用

2 系統構成
分布式光纖測溫系統在整個(gè)測量光纖長(cháng)度上，以距離的連續函數形式表示被測點(diǎn)的溫度隨光纖長(cháng)度的變化。電力電纜溫度監測系統的核心――基于拉曼分布式光纖溫度傳感器系統，如圖l所示。該系統分為光纖溫度場(chǎng)信息采集、光電探測和電路信號后處理3個(gè)子系統。

2．1 光纖溫度場(chǎng)信息采集
光纖溫度場(chǎng)信息采集子系統包括半導體激光器及其脈沖驅動(dòng)電路、光功率放大器(EDFA)、光纖分束器、傳感光纖及窄帶光濾波器。激光技術(shù)中激光高速調制與大功率輸出是一對矛盾，大功率激光器窄脈沖調制困難；同時(shí)其驅動(dòng)電流大，而大電流、窄脈沖的激光器驅動(dòng)源設計和實(shí)現困難。光通信采用950 nm的高速調制半導體激光器則易于實(shí)現10 ns的脈沖輸出。使用光功率放大器提升光功率可獲得瓦數量級光功率輸出。采用30 dB以上功率放大倍數的低噪聲EDFA摻鉺光纖放大器。選用插入損耗小，分束比高的光纖分束器以保證最小光能量損失。為了能夠最大幅度提高整個(gè)系統的信噪比SNR，實(shí)現系統高技術(shù)指標要求。光發(fā)射端采用EDFA提升發(fā)射光功率和信號光功率。圖2為光源和光電轉換部分框圖。

2．2 光電探測
采用波長(cháng)為150 nm的InGaAs高量子效率的APD及噪聲的前放單元，實(shí)現微弱光信號的接收轉換和低噪聲預放大。主放大電路主要完成信號光經(jīng)光探測器轉換為光電流形式，再經(jīng)其自身帶有的低噪聲前置放大后，輸出差動(dòng)形式的電平信號，進(jìn)入寬帶放大電路。
2．3電路后處理
電路后處理子系統包括信號采集和處理2部分。2路系統被測信號經(jīng)前置放大后，變成O～2 V的信號分別送至模擬開(kāi)關(guān)，分時(shí)選通后送入差分輸入器送至A／D轉換器，當A／D轉換器被DSP信號觸發(fā)后啟動(dòng)轉換，并將轉換結果存儲在外擴的RAM中。當數據存儲到一定數量后，進(jìn)行統計分析。提取其中有效數據進(jìn)行綜合處理，最后將處理結果傳給上位機最示。圖3是A／D轉換器采集和通過(guò)DSP處理的結構框圖。