沈庆河　刘嵘　刘辉

摘 要： 基于电力电缆温度在线监测的需求，设计了一种精度高、稳定性好的光纤光栅温度传感器，光栅的波长漂移与温度成线性关系，结合F?P可调滤波器和LabVIEW软件平台搭建光纤光栅温度在线监测系统，系统采用C2H2气体吸收谱作为F?P可调滤波器的实时校正波长，温度传感器的波长解调不受外界温度和压力等环境的影响，通过插值拟合算法实现光纤光栅中心波长的高精度解调，精度可达±5 pm，即测量温度精度为±0.2 ℃。

关键词： 电缆温度； 光纤光栅； 气体吸收谱； LabVIEW

中图分类号： TN253?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）05?0142?03

Fiber Bragg grating temperature monitoring system of power cables

based on gas characteristic absorption spectrum

SHEN Qing?he， LIU Rong， LIU Hui

（Shandong Electric Power Research Institute， Jinan 250002， China）

Abstract： A fiber Bragg grating （FBG） temperature sensor with high accuracy and high stability was designed based on the requirement of on?line power cable temperature monitoring. The wavelength drift of FBG has a linear relationship with temperature. The on?line FBG temperature monitoring system was built based on Fabry?Perot （F?P） tunable filter and LabVIEW software， in which the absorption spectrum of C2H2 gas is adopted as real time calibration wavelength of the F?P tunable filter. The wavelength demodulation of the temperature sensor is not affected by external temperature and pressure. The interpolation fitting algorithm is used to realize high precision demodulation of FBG center wavelength， whose precision can be up to ±5 pm. It means the accuracy of the detection temperature is ±0.2 ℃.

Keywords： cable temperature； fiber Bragg grating； gas absorption spectrum； LabVIEW

0 引 言

电力电缆的温度在线监测是了解电缆绝缘状态、间接反映其载流量及有效避免电缆火灾，保证电缆系统安全运行的重要手段。目前电缆温度检测系统从工作原理可分为电信号和光信号传感系统，电类传感器包括热电偶、热电阻等；而光信号传感器主要有光纤光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）和基于拉曼或布里渊散射原理的分布式温度测量（Distributed Temperature Sensing，DTS），DTS便于监测长距离电缆温度变化，但它需要高精度的脉冲激光器、APD光电二极管、高速采集卡等设备，其造价随着电缆距离的增加而大幅度提高[1?2]。

FBG温度传感器可单点测量，多个传感器串联或者并联构成多个目标温度分布式测量，由于FBG传感器制作简单、成本低，具有抗电磁干扰、传感探头设计简单、尺寸小、熔接损耗小、全兼容于光纤、可实现分布式测量等特点，因此FBG传感器在电力电缆测温具有独特的优越性[3]。

本文设计了一种采用低熔点玻璃焊接工艺制作的FBG温度传感器，线性度可达0.999，测量范围为-30～100 ℃，符合电力电缆现场温度在线监测的要求。……