分布式傳感器在電力電纜溫度系統(tǒng)中的應用

2 系統(tǒng)構成
分布式光纖測溫系統(tǒng)在整個測量光纖長度上，以距離的連續(xù)函數(shù)形式表示被測點的溫度隨光纖長度的變化。電力電纜溫度監(jiān)測系統(tǒng)的核心――基于拉曼分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)，如圖l所示。該系統(tǒng)分為光纖溫度場信息采集、光電探測和電路信號后處理3個子系統(tǒng)。

2．1 光纖溫度場信息采集
光纖溫度場信息采集子系統(tǒng)包括半導體激光器及其脈沖驅動電路、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；同時其驅動電流大，而大電流、窄脈沖的激光器驅動源設計和實現(xiàn)困難。光通信采用950 nm的高速調制半導體激光器則易于實現(xiàn)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(shù)量級光功率輸出。采用30 dB以上功率放大倍數(shù)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系統(tǒng)的信噪比SNR，實現(xiàn)系統(tǒng)高技術指標要求。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
采用波長為150 nm的InGaAs高量子效率的APD及噪聲的前放單元，實現(xiàn)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，輸出差動形式的電平信號，進入寬帶放大電路。
2．3電路后處理
電路后處理子系統(tǒng)包括信號采集和處理2部分。2路系統(tǒng)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關，分時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)后啟動轉換，并將轉換結果存儲在外擴的RAM中。當數(shù)據(jù)存儲到一定數(shù)量后，進行統(tǒng)計分析。提取其中有效數(shù)據(jù)進行綜合處理，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DSP處理的結構框圖。