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基于带状光纤分布式传感的变压器绕组轴向与辐向形变区分及程度检测

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中国电机工程学报 2025年第2期45卷 803-812,I0034页

作者：李东阳刘云鹏范晓舟李欢黎晏霖刘海琳河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 河北省保定市071003 国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京市西城区100045

为对变压器绕组形变状态有更清晰的感知,需要对绕组轴向及辐向形变进行同时检测。该文首先分析绕组弯曲时的应变分布规律,并提出应变向量的概念及绕组轴向与辐向应变解耦方法。随后,在35 kV连续式绕组模型上布置带状光纤并搭建试验平台... 详细信息

为对变压器绕组形变状态有更清晰的感知,需要对绕组轴向及辐向形变进行同时检测。该文首先分析绕组弯曲时的应变分布规律,并提出应变向量的概念及绕组轴向与辐向应变解耦方法。随后,在35 kV连续式绕组模型上布置带状光纤并搭建试验平台,借助布里渊光时域分析技术以进行应变分布式传感,完成对绕组形变的轴向、辐向区分测量,应变向量相对误差在7.5%以内。最后,得出绕组轴向、辐向挠度都与带状光纤平均应变满足二次函数关系,拟合系数R^(2)>0.99,并利用该关系预测绕组的变形程度,误差小于5%。该文方法不仅能单独检测轴向或辐向形变,也能在同时发生两种形变时分别得出轴向和辐向形变;可以解决绕组轴向形变无法有效传感及变形程度难以定量判断的难题,为变压器绕组形变的检测提供新的方案。

关键词：变压器绕组形变轴向与辐向应变解耦分布式光纤传感布里渊光时域分析技术

基于布里渊光时域峰值边沿分析的变压器绕组局部热点检测

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3486-3498页

作者：刘云鹏黎晏霖李欢范晓舟华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003

变压器绕组的温度分布一直是电网运行人员重点关注的对象。与传统传感器相比,分布式光纤传感具有抗电磁干扰能力强、可实现分布式测量等优势,其中布里渊光时域分析技术(BOTDA)的性能稳定,适用于大多数场景,但BOTDA的空间分辨率为m级,难... 详细信息

变压器绕组的温度分布一直是电网运行人员重点关注的对象。与传统传感器相比,分布式光纤传感具有抗电磁干扰能力强、可实现分布式测量等优势,其中布里渊光时域分析技术(BOTDA)的性能稳定,适用于大多数场景,但BOTDA的空间分辨率为m级,难以分辨绕组运行中的局部热点。该文从布里渊散射增益谱的机理入手,利用双峰拟合算法,并结合对异常峰值曲线的边沿分析,提出了一种在不增加系统硬件复杂度的基础上提升BOTDA空间分辨率的方法,以满足局部热点检测要求。通过对光纤沿线不同位置、不同热点长度及不同热点温度下的模拟试验验证了该方法的有效性,在实验室条件下可将准确传感的热点长度提升至原空间分辨率的一半以内。基于变压器实际绕组的局部升温试验,实现了绕组异常热点的精确定位和长度感知,并准确解调了绕组局部热点的温度,进一步验证了该方法的实际可行性和检测优越性,温度相对误差控制在5%以内,为提高变压器绕组温度在线监测的经济性和可行性提供新的思考,同时也为变压器绕组局部故障的提前感知和预警提供了新的思路。

关键词：光纤传感变压器绕组热点温度布里渊光时域分析技术空间分辨率

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基于BOTDA的钢筋应力实时监测方法

深圳大学学报（理工版） 2010年第3期27卷 291-295页

作者：何勇邢锋毛江鸿金伟良浙江大学结构工程研究所杭州310058 深圳大学土木工程学院深圳518060

提出一种将分布式应变传感光纤技术用于钢筋混凝土中钢筋应力监测的方法,能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,对钢筋的应力水平进行长期实时监测,确定混凝土结构的工作水平,更好地预测结构的耐久性.分析传感光纤应... 详细信息

提出一种将分布式应变传感光纤技术用于钢筋混凝土中钢筋应力监测的方法,能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,对钢筋的应力水平进行长期实时监测,确定混凝土结构的工作水平,更好地预测结构的耐久性.分析传感光纤应变与钢筋应变的转化关系,为提高分布式传感器的空间分辨率,提出盘绕方式的光纤黏结方法,对盘绕弯曲曲率的影响进行分析.通过简支梁的全过程受力试验,比较了传统应变片和分布式传感光纤的测量结果,并对光纤不同的黏结方式进行对比,验证了该方法的可行性和有效性.

关键词：材料力学钢筋应力监测钢筋混凝土耐久性分布式光纤传感器布里渊光时域分析技术钢筋锈蚀

Kuwahara滤波在布里渊光时域分析传感图像去噪中的应用

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激光与光电子学进展 2018年第7期55卷 120-126页

作者：孟彦杰查剑锋中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

针对布里渊光时域分析(BOTDA)传感图像中信息在空域的相似性,利用Kuwahara滤波对传感图像去噪,根据滤波窗口内相邻像素之间的相关性恢复中心元素值。研究结果表明,Kuwahara滤波的窗口长度设置应小于并接近理论空间分辨率。利用该方法对... 详细信息

针对布里渊光时域分析(BOTDA)传感图像中信息在空域的相似性,利用Kuwahara滤波对传感图像去噪,根据滤波窗口内相邻像素之间的相关性恢复中心元素值。研究结果表明,Kuwahara滤波的窗口长度设置应小于并接近理论空间分辨率。利用该方法对不同信噪比的BOTDA传感图像进行去噪处理,信噪比平均提高6.7dB,布里渊频移误差平均减小0.58 MHz,空间分辨率保持不变。该方法在不增加BOTDA传感器硬件设备的情况下提高了传感器性能,可用于高分辨率、中长距离传感数据的处理,同时也可用于其他类型的分布式光纤传感系统。

关键词：光纤光学传感器图像处理受激布里渊散射布里渊光时域分析技术 Kuwahara滤波

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薄壁圆环分布式光纤测力传感器的性能

激光与光电子学进展 2019年第10期56卷 54-59页

作者：王德洋朱鸿鹄朱泳施斌齐贺南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 南京大学(苏州)高新技术研究院江苏苏州215123 中建科技有限公司深圳分公司广东深圳518000

提出了一种基于分布式光纤应变感测的测力方法,开展了基于布拉格光纤光栅技术(FBG)和布里渊散射光时域分析技术(BOTDA)的薄壁圆环加载实验,详细阐述了分布式光纤传感器的原理、数据拟合及误差分析等问题。为了更进一步验证所提方法的可... 详细信息

提出了一种基于分布式光纤应变感测的测力方法,开展了基于布拉格光纤光栅技术(FBG)和布里渊散射光时域分析技术(BOTDA)的薄壁圆环加载实验,详细阐述了分布式光纤传感器的原理、数据拟合及误差分析等问题。为了更进一步验证所提方法的可行性,实验中对FBG和BOTDA所获结果进行了对比分析。实验结果表明,通过BOTDA数据计算的作用力更加接近于实际测量值,证明了分布式光纤监测技术满足土工实验数据采集的精确性要求。

关键词：光纤光学光纤布拉格光栅布里渊光时域分析技术分布式监测薄壁圆环数据处理

土木与岩土工程监测新技术——BOFDA的性能与特点

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防灾减灾工程学报 2015年第6期35卷 763-768页

作者：王兴施斌魏广庆程刚张驰南京大学地球科学与工程学院南京210046 苏州南智传感科技有限公司江苏苏州215123

在实验的基础上对新型分布式光纤监测技术——布里渊频域分析技术(BOFDA)的感测性能进行了测试与分析,其空间分辨率可达20cm,测试精度可达±2με,测试重复性为±4με;通过与布里渊光时域分析技术(BOTDA)测试性能的比较,对BOFDA的测试... 详细信息

在实验的基础上对新型分布式光纤监测技术——布里渊频域分析技术(BOFDA)的感测性能进行了测试与分析,其空间分辨率可达20cm,测试精度可达±2με,测试重复性为±4με;通过与布里渊光时域分析技术(BOTDA)测试性能的比较,对BOFDA的测试性能进行了评价,分析了应变过渡区产生的原因;通过BOFDA等强度梁实验,并与电阻应变片测试结果和理论计算值比较,证明了BOFDA优异的测试性能。最后,对BOFDA在各类工程防灾减灾监测中可能遇到传感光缆的保护及温度补偿问题进行了分析,并提出相应解决方案。

关键词：布里渊光频域分析技术布里渊光时域分析技术测试精度分布式监测应变过渡区

基于分布式光纤传感器的水中结构动应变测量实验研究

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武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2022年第5期46卷 928-931页

作者：杨竟南刘斌廖海峰中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉430056 中国市政工程中南设计研究总院有限公司武汉430010

建立单自由度实验模型,通过不同水深下结构动应变的测量,探讨了分布式光纤传感技术应用于水中结构监测的可行性.在结构顶端施加初始位移,释放后使结构产生振动.基于布里渊光时域分析(BOTDA)技术测试不同水深状态下结构的动应变,结合光... 详细信息

建立单自由度实验模型,通过不同水深下结构动应变的测量,探讨了分布式光纤传感技术应用于水中结构监测的可行性.在结构顶端施加初始位移,释放后使结构产生振动.基于布里渊光时域分析(BOTDA)技术测试不同水深状态下结构的动应变,结合光栅传感器(FBG)进行单点测量,给出了两种方法的测量结果.结果表明:BOTDA可以较好地实现水中结构动应变的分布式测量,但受采样频率和空间分辨率的影响,对单个采样点处的测量精度不如FBG.

关键词：水中结构动水压力动应变布里渊光时域分析技术光栅传感器

BOTDA在岩层移动相似材料模拟试验中的应用

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煤炭科学技术 2015年第1期43卷 1-4页

作者：柴敬王正帅袁强李毅王帅李廷博西安科技大学能源学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 中国煤炭科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为了研究岩层移动变形相似材料模拟试验过程,采用布里渊光时域分析技术(BOTDA)对相似材料模拟试验进行分布式应变测量,在3 m平面应力模型内埋设2根传感光纤,对应位置布置百分表5个,对比分析岩层移动变形过程中的布里渊频移变化。试验结... 详细信息

为了研究岩层移动变形相似材料模拟试验过程,采用布里渊光时域分析技术(BOTDA)对相似材料模拟试验进行分布式应变测量,在3 m平面应力模型内埋设2根传感光纤,对应位置布置百分表5个,对比分析岩层移动变形过程中的布里渊频移变化。试验结果表明:BOTDA分布式光纤传感技术实现了相似材料模拟试验的分布式应变测量,不仅能很好地测量光纤沿线的岩层垮落情况,而且能够感知和反映某一点处岩层的移动变形特征,为相似材料模拟试验提供了一种全新的测试方法,对相似材料模拟试验测试技术的发展有积极作用。

关键词：相似材料模拟试验布里渊光时域分析技术光纤传感岩层移动

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基于有限元法的复合海缆温度场的仿真计算

计算机仿真 2013年第10期30卷 288-292页

作者：刘频频安博文周灵周蓉蓉上海海事大学信息工程学院上海201306

在复合海缆导体温度评估问题的研究中,导体温度是评估光电复合海缆安全状态的一个重要参数,有必要对复合海缆的温度场进行仿真计算。根据传热学基本原理,建立复合海缆温度场的有限元仿真模型,结合受激布里渊散射的布里渊光时域分析技术... 详细信息

在复合海缆导体温度评估问题的研究中,导体温度是评估光电复合海缆安全状态的一个重要参数,有必要对复合海缆的温度场进行仿真计算。根据传热学基本原理,建立复合海缆温度场的有限元仿真模型,结合受激布里渊散射的布里渊光时域分析技术,实现对海缆导体温度的估算。复合海缆温度场建模时,根据实验结果,采用迭代法对复合海缆的材料物性参数和敷设环境参数进行修正。实验和计算结果验证了复合海缆温度场有限元仿真模型的准确性与参数修正方法的有效性,为在实际工程中运用海缆温度评估提供了理论依据。

关键词：光电复合海缆温度场有限元布里渊光时域分析技术参数修正