本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵的電纜溫度監(jiān)測系統(tǒng)研究

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【摘要】：在我國的電力系統(tǒng)中,電纜作為電力系統(tǒng)的重要組件,其安全運行是整個供電系統(tǒng)的安全保障。電纜會長期處于高溫、高輻射、高電壓的環(huán)境中工作,容易出現(xiàn)過熱或者短路的情況,從而引起火災(zāi),因此,有必要對電纜的溫度進行實時的監(jiān)測,在事故早期通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施,可以有效地阻止火災(zāi)的發(fā)生,減少經(jīng)濟的損失。對電纜的溫度監(jiān)測不能只是局部的測量,要實現(xiàn)對鋪設(shè)的整條電纜線路的分布式監(jiān)測。近年來,光纖光柵傳感技術(shù)的發(fā)展一直受到人們的關(guān)注,光纖光柵傳感器有靈敏性高、抗電磁干擾能力強、絕緣性好、體積小、動態(tài)范圍廣等優(yōu)點,適合在復(fù)雜惡劣的環(huán)境下工作,可以對電纜的溫度進行實時的監(jiān)測。首先了解國內(nèi)外光纖光柵傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,分析光纖光柵的測溫原理和幾種波長解調(diào)方法,確定了基于光纖光柵的電纜溫度監(jiān)測系統(tǒng)的方案。利用ANSYS有限元軟件對電纜內(nèi)部的溫度分布情況進行仿真,得到了電纜內(nèi)部的溫度場分布,根據(jù)仿真的結(jié)果得出光纖光柵在電纜中的合理布置位置,為監(jiān)測電纜溫度提供了依據(jù)。然后搭建測溫系統(tǒng),基于光纖Bragg光柵的電纜溫度監(jiān)測系統(tǒng)由寬帶光源、光纖光柵、光環(huán)形器、解調(diào)模塊及利用LabVIEW語言編寫的溫度監(jiān)測界面組成。當(dāng)電纜周圍的溫度變化時,光纖光柵的中心波長也會隨之改變,寬帶光由光環(huán)形器傳輸?shù)焦饫w光柵上,滿足條件的反射光由光纖進入到波長解調(diào)模塊,完成光電信號的轉(zhuǎn)換,解調(diào)模塊會將反射光的中心波長值和對應(yīng)的光功率信息傳輸?shù)接嬎銠C中。計算機通過LabVIEW軟件編寫數(shù)據(jù)采集程序獲取模塊傳遞的信息,將獲取的信息進行處理并將處理后的值以XY坐標(biāo)圖的形式顯示出來,并將溫度值顯示在界面上。最后進行系統(tǒng)實驗,實驗數(shù)據(jù)結(jié)果驗證該系統(tǒng)可行。
【關(guān)鍵詞】：光纖光柵 LabVIEW 波長解調(diào)模塊 ANSYS 電纜溫度場
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM75
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 電力電纜測溫技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 光纖光柵傳感技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-14
• 1.4 本論文的主要工作內(nèi)容14-16
• 第2章 光纖光柵理論16-29
• 2.1 光纖光柵的分類16
• 2.2 光纖光柵結(jié)構(gòu)及傳感原理16-18
• 2.3 光纖光柵波長解調(diào)技術(shù)18-22
• 2.3.1 光譜儀解調(diào)法18-19
• 2.3.2 邊緣濾波法19-20
• 2.3.3 非平衡馬赫-曾德干涉檢測法20-21
• 2.3.4 可調(diào)諧F-P腔濾波法21-22
• 2.3.5 可調(diào)諧光源檢測法22
• 2.4 光纖光柵的復(fù)用技術(shù)22-28
• 2.4.1 波分復(fù)用系統(tǒng)（WDM）23-24
• 2.4.2 空分復(fù)用系統(tǒng)（SDM）24-25
• 2.4.3 時分復(fù)用系統(tǒng)（TDM）25-26
• 2.4.4 混合復(fù)用系統(tǒng)26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 電纜溫度場的仿真分析29-33
• 3.1 電纜溫度場的理論分析29-30
• 3.2 有限元仿真研究30-32
• 3.2.1 模型建立的假設(shè)條件30
• 3.2.2 三芯電纜幾何模型建立30-31
• 3.2.3 三芯電纜溫度場的求解31-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第4章 光纖光柵測溫系統(tǒng)的硬件設(shè)計33-43
• 4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案33
• 4.2 FBGA模塊解調(diào)原理33-36
• 4.2.1 FBGA模塊結(jié)構(gòu)33-36
• 4.2.2 模塊解調(diào)原理36
• 4.3 寬帶光源36-39
• 4.3.1 寬帶光源的選擇36-38
• 4.3.2 ASE光源的結(jié)構(gòu)38-39
• 4.4 光纖的特性39
• 4.5 光環(huán)形器39-41
• 4.5.1 光環(huán)行器的原理39-40
• 4.5.2 光環(huán)行器的特性40-41
• 4.6 本章小結(jié)41-43
• 第5章 LabVIEW采集程序設(shè)計43-49
• 5.1 LabVIEW簡介43
• 5.2 LabVIEW采集程序的設(shè)計43-48
• 5.3 本章小結(jié)48-49
• 第6章 光纖光柵測溫實驗與數(shù)據(jù)分析49-53
• 6.1 系統(tǒng)實物連接49
• 6.2 實驗結(jié)果分析49-52
• 6.3 本章小結(jié)52-53
• 第7章 結(jié)論53-54
• 參考文獻54-57
• 在學(xué)研究成果57-58
• 致謝58

【參考文獻】

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本文編號：708916