高保真，稳定的光纤布拉格光栅温度传感器设计用于在线温度监控电力电缆。络的漂移波长与温度成线性关系。是用可调滤波器F构建的吗？ P和LabVIEW软件平台。为在线温度监测系统，系统使用C2H2气体吸收光谱作为可调谐滤波器F的实时校正波长。P，温度传感器的波长解调不受环境影响，如外部温度和压力，光纤网络中心通过插值调整算法实现。
精度波长解调，精度为±5μm，即测量温度精度为±0.2°C。缆温度;光纤网络;气体吸收光谱; LabVIEW编号CLC：TN253？ 34文件编号：A货号：1004？ 373X（2015）05？ 0142？ 03基于气体吸收特性的布拉格光栅温度控制系统根据要求，设计了一种高精度，高稳定性的光纤布拉格光栅（FBG）温度传感器。线监测电力电缆的温度。FBG的波长漂移具有线性关系。
线FBG温度监测系统是建立在法布里的基础上的。Perot（F？P）和LabVIEW软件，其中采用C2H2气体吸收光谱作为F弦的实时校准长度？ P温度传感器的波长解调不受外部温度和压力的影响。值调整算法用于执行FBG中心波长的高精度解调，可以在±5小时pm时获得。意味着检测温度精度为±0.2°C。键词：电缆温度;光纤上的布拉格光栅;气体吸收光谱; LabVIEW简介电力电缆的在线温度监测有助于间接了解电缆的绝缘状况，这是反映当前负载能力的有效方法，有效避免电缆火灾和确保电缆系统的安全运行。前，电缆温度传感系统可分为电信号和光信号检测系统。传感器包括热电偶和热电阻。信号传感器主要包括布拉格光纤（FBG）和基于拉曼的网络。布式温度感测的布里渊散射原理（DTS），DTS是容易监测长距离电缆的温度变化，但是需要高精度的脉冲激光器，光电二极管APD，高速采集卡等等电缆距离大大增加[1？ 2]。
述FBG温度传感器可通过串联或并联的unique.Des多点传感器来测量，以形成几个温度的分布式测量cible.Cet传感器制造简单，成本低，具有抗电磁干扰，设计简单，尺寸减小，焊接损耗小。FBG传感器与光纤完全兼容，能够进行分布式测量，在测量电缆温度方面具有独特的优势[3]。文设计了一种采用低熔点玻璃焊接工艺制造的FBG温度传感器：线性度可达0.999，测量范围为-30至100°C，符合要求在线监测电力电缆的温度。
时，可调谐滤波器扫描方法F？ P用作FBG温度传感器的解调方案。了克服可调滤波器F的温度漂移？在实际应用中，电压波长的调谐关系具有滞后现象，技术问题，如非线性，大大提高了解调系统的精度和分辨率（一般情况下）光纤敷料过滤器[4]或标准[5]作为参考波长系统使用C2H2气体的特征吸收曲线作为F）。波器P的调整数据的参考点用于调整波长FBG与滤波器FpP的调谐电压之间的线性关系，以便完成电力电缆温度的测量。究表明，解调波长的精度为±5μm，温度精度为±0.2°C。明了FBG系统温度测量系统的基本原理图1.FBG利用光纤芯的光敏特性使其轴的折射率均匀周期性地分布，并通过暴露于紫外激光周期性地改变。
FBG中，只反射满足布拉格反射条件的波长，即布拉格反射波长[λB]为[6]：[λB= 2neff· ]（1）式中：[neff]是网络的有效折射率; ]是光栅条的周期。没有应力的情况下，当外部温度改变时，网络的周期[Λ]和有效折射率[neff]相应地改变，导致波长漂移FBG [ΔλB，] [ ΔλB]如下：[ΔλBλB=（α ε）.DELTA.T]（2）其中：[α]是光纤的热膨胀系数，一般0.55×10-6 /℃; [ε]是光纤的热系数，接近常温。6.3 x 10 -6 /°C上述公式表明，
矿用电缆FBG波长的变化与温度变化呈线性关系，理论值约为10 pm /°C，是FBG的温度测量原理。FBG FBG温度传感器的温度灵敏度约为10 pm /°C，不能直接用于当前的设计过程。要FBG进行敏化以提高温度敏感性。系统中的FBG温度传感器使用不锈钢作为基础材料。锈钢的热膨胀系数为16×10-6 /℃。与低熔点玻璃焊接系统一起使用。可以直接用光纤密封，而不需要光纤的表面金属化。330~380°C，与传统的环氧树脂塑料包装工艺相比，FBG传感器按此工艺包装具有更长的使用寿命。FBG传感器的结构如图2所示。先，网络的两端都焊接在滑块上：滑块由Invar制成，热膨胀系数低。不锈钢相比，热膨胀系数可以忽略不计，并且焊接的网格是焊接的。光标放在底座的凹槽中，预拉紧网格以达到所需范围，然后用调节螺钉拧紧滑块。传感器具有结构简单，安装方便，实用性高后重复试验结果为高和低的温度下，所述温度传感器FBG具有0.999在-30至100℃的线性度和灵敏度与“裸门”相比，温度为30.1 pm /°C。“温度灵敏度大大提高，在30°C的恒定温度下，FBG的波长漂浮在±3小时不到半小时。试结果如图3所示。
度解调原理本系统采用可调滤波器方法F？P。本原理如图4所示。在滤波器F？P上扫描周期性锯齿波时，长度过滤器F 2 P可能会出现的输出的中心波长。移，当由FBG网络反射的光信号经由光循环器，其中，所述反射FBG波长对应于长度加入IF滤波器的FP滤波器的波传输，光电检测器输出电压的值是在该时刻和FP滤波器中心最大被校准。测量的波长和电压中的温度值之间的关系。了改善为了解决解调的精度，C2H2气体吸收光谱用作滤波器F的校正波长。P.气体吸收线与每个原子或分子的受激吸收跃迁的上下能级之间的能量差有关，并且几乎在外面。度和压力受到影响，波长非常稳定。次，C2H2在1，510至1，540nm范围内有50条明显的吸收线。HITRAN数据库校准C2H2线的波长，它可以是可调谐的F？ P校正参考波长。用用户自制的气体吸收单元，内置一对自准直光纤透镜，工作距离为50 mm，C2H2气体高密封纯度（测试光谱如图5所示），使气体吸收池具有输入和光纤输出。部可以容易地连接到光路，并且气体吸收线可以为FpP滤波器提供精确的波长参考，从而提高系统的测量精度。系统的实验方案的实验方案如图4所示。载过滤器F？在扫描电压为P时，源ASE被3dB耦合器分成两个相等的光束，并且一条路径通过光环行器入射到FBG网络上并返回光电检测。一侧的光电二极管P2在过滤并放大两个电信号，转换后的A / D并传输到上位机之后，进入气体吸收单元C2H2并将其传输到光电检测器P1。检测器是在温度与ambiante.Les采集卡输入的两个A / d转换器具有14位的分辨率和52的转化率PIN光电二极管模型的InGaAs GT322D 0.95 A / W的反应性Mb / s。获卡输出是锯齿状的。信号用作滤波器F的扫描电压。
P.扫描频率可在1到100 Hz之间调节，电压范围为0到12 V.上位机使用LabVIEW软件控制采集板和过程数据。论和分析系统采集和计算步骤如下：采集和同步采集卡数据采集，即输出锯齿信号转换为输出电压。滤扫描F？ P乘以D / A并且同时获取两个光电转换PD的信号。换/ d，被发送到上位机，其归一化的高通滤波器所收集的气体和FBG网络信号的特征光谱后，然后计算所述气体的吸收线和峰值位置之间的对应关系网络和扫描电压。为气体吸收线的波长和扫描电压的函数，通过多项式调整来调整扫描电压曲线函数FpP和相应的波长;通过线性插值算法确定对应于FBG阵列的峰值的扫描电压的值，以确定FBG波长。值可用于导出测量的温度值作为FBG的波长和温度的函数。体吸收线使用18个波长的高吸收强度（见图5），波长范围为1515.593至1536.721 6 nm。
实验中，21个FBG传感器用于测量温度被使用，并且该波长范围是从519.117到1个577.919纳米由模型SM125解调器微米光学获得的波长值并且将波长的参考值与计算出的系统解调值进行比较，以验证解调的准确性。据上述方法，获得扫描电压和气体吸收波长的计算值以及待测量的FBG波长，并且跟踪曲线如图4所示。6（a）。图中可以看出，扫描电压与扫描电压的上升沿和下降沿的波长值不一致，这使得可以使用以下方法计算测量的波长值FBG。升沿和波长值，反之亦然。据不同的匹配算法，分别使用扫描电压和气体吸收波长值计算待测量的FBG波长值。试结果如图6（b）所示。作为一个实施例的波长1 532.269纳米，从左至右，用三次多项式拟合，线性和二次多项式，并在中间水平值所获得的测试波长的值的长度要测量的波浪。算结果表明，当待测FBG的波长接近C2H2气体吸收线的波长时，计算波长误差很小，当吸收线的波长很远并且线性调整结果具有最大误差（最大误差为50μm）时，计算误差变大。倍调整结果是最小的（最大误差是20小时），因为气体吸收线主要集中在C波段。论采用何种调整方法，所述FBG的被测插值结果的误差是低的，并且当它从C波段去除，相应的内插增加结果的误差，并且由于压电陶瓷的滞后，在锯齿波的上升沿处计算的波长值很小，并且在电压降期间计算的波长太大。多实验的结果表明，扫描电压的上升沿和下降沿计算的波长误差基本相同，因此波的上升和下降锯齿被认为是扫描周期，并且两个波长的波长值被平均为输出波长。值，误差显着减小，最大误差的绝对值为17小时，测试结果满足解调电缆温度的要求。论本文提出了一种高精度，高稳定性的FBG温度传感器，并使用C2H2气体作为可调谐滤波器F？ P校正参考波长，创建在线温度监测系统，波长测量误差小于17:00，温度精度达到精确度。
力电缆的温度可以在±0.2°C检测到。系统易于实施。本价格低，可以满足电能安全运行的需要。
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