分布式感溫光纖在大功率發(fā)射機(jī)上的應(yīng)用

侯玉芬

摘 要：相較于傳統(tǒng)傳感器，感溫光纖傳感器具有抗電磁干擾和耐高溫等優(yōu)勢，能夠用于進(jìn)行大功率發(fā)射機(jī)的溫度變化監(jiān)測。所以，基于這種認(rèn)識，文章文在分析分布式感溫光纖的應(yīng)用形式和優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，對分布式感溫光纖在大功率發(fā)射機(jī)上的應(yīng)用問題展開探討，從而為關(guān)注這一話題的人提供參考。

關(guān)鍵詞：分布式感溫光纖；大功率發(fā)射機(jī)；應(yīng)用

在現(xiàn)實(shí)生活中，大多數(shù)電臺的發(fā)射機(jī)功率較大，一旦出現(xiàn)故障問題，就會導(dǎo)致電臺工作受到較大的影響。而利用分布式感溫光纖對發(fā)射機(jī)的溫度進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，則能有效預(yù)防設(shè)備故障的發(fā)生。因此，有必要對分布式感溫光纖在大功率發(fā)射機(jī)上的應(yīng)用問題展開探討，從而更好地促進(jìn)電臺設(shè)備管理的自動化發(fā)展。

1 分布式感溫光纖的應(yīng)用形式和優(yōu)勢

1.1 分布式感溫光纖的應(yīng)用形式

就目前來看，分布式感溫光纖都是作為分布式光纖感溫系統(tǒng)的一部分使用。作為一種全新的溫度探測報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用了光纖內(nèi)部的光散射特性，通過將高功率光源輸送至光纖進(jìn)行激光脈沖的傳播。在光源從光纖一端射入后，會沿著光纖向前傳播。在這一過程中，如果脈沖與光纖內(nèi)部的分子發(fā)生彈性或非彈性碰撞，脈沖的每一點(diǎn)就都會發(fā)生反射。而在這些反射中，有小部分反射光方向?qū)⑴c入射光方向相反。由于這些反射光的強(qiáng)度與光線中的反射點(diǎn)溫度有關(guān)，所以可以通過測試反射光強(qiáng)度進(jìn)行反射點(diǎn)溫度的計(jì)算[ 1 ]。就目前來看，分布式光纖感溫系統(tǒng)都是由采集部分、信號處理部分和分布式感溫光纖組成。利用系統(tǒng)采集模塊，可以對光纖中的反射光進(jìn)行檢測。而利用信號處理模塊，則能將反射光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電信號，從而利用計(jì)算機(jī)完成反射點(diǎn)溫度的計(jì)算。在現(xiàn)實(shí)生活中，可以利用該系統(tǒng)了解光纖所處環(huán)境的溫度特點(diǎn)，所以能夠?yàn)榄h(huán)境溫度的控制提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.2 分布式感溫光纖的應(yīng)用優(yōu)勢

從應(yīng)用優(yōu)勢上來看，分布式感溫光纖具有良好的電絕緣性能，所以相對來講比較安全。而由于其具有這一特性，所以可以在易燃、易爆、空間受限和具有強(qiáng)烈電磁干擾的環(huán)境中使用該類光纖傳感器，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的防雷防爆，并且確保設(shè)備應(yīng)用無靜電火花。其次，應(yīng)用分布式光纖感溫系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)分布式測量和實(shí)時監(jiān)測。所以，利用該系統(tǒng)能夠沿著探測光纜得到連續(xù)的傳感信息，從而實(shí)現(xiàn)對被監(jiān)測對象的實(shí)時在線監(jiān)測[2]。再者，分布式光纖感溫系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力。因?yàn)?，相較于其他傳感器，光纖傳感器的工作頻率較高，甚至比微波和射頻等干擾源的頻率要高，所以能夠使系統(tǒng)具有極好的抗輻射性能。此外，分布式光纖感溫系統(tǒng)具有較寬的工作頻帶，并且具有較大的動態(tài)范圍。而感溫光纖更是以石英玻璃為材料，所以具有良好的低損耗性，可以在遙測遙控中得到應(yīng)用。

2 分布式感溫光纖在大功率發(fā)射機(jī)上的應(yīng)用

2.1 在預(yù)防發(fā)射機(jī)故障上的應(yīng)用

在故障診斷方面，溫度監(jiān)測信息十分重要。因?yàn)?，設(shè)備環(huán)境變化將主要依靠溫度表現(xiàn)。隨著溫度的升高，設(shè)備元器件性能會直接受到影響。而在溫度升高到一定程度后，設(shè)備元器件將會直接損壞，設(shè)備也將出現(xiàn)老化和壽命降低等問題。大多數(shù)元器件都有溫度極限，在超出這一極限后，元器件的物理性能將會發(fā)生變化。而在額定溫度條件下，如果元器件的工作時間過長，也會發(fā)生相應(yīng)的故障。在大功率發(fā)射機(jī)中，則存在大量對溫度敏感的元器件。所以，大功率發(fā)射機(jī)核心部件的溫度監(jiān)測十分重要[ 3 ]。同時，大功率設(shè)備的連接點(diǎn)故障將隨著溫度的變化而惡化，所以也需要對這些連接點(diǎn)溫度變化進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，從而及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障。以陶瓷真空電容器故障為例，由于陶瓷真空電容器具有穩(wěn)定性好、品質(zhì)高和受環(huán)境影響較小的優(yōu)勢，所以在大功率發(fā)射機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。而分析發(fā)射機(jī)陶瓷電容器故障可以發(fā)現(xiàn)，電容器件普遍出現(xiàn)擊穿和漏氣等現(xiàn)象[4]。之所以會出現(xiàn)這種故障，主要就是因?yàn)檎婵针娖骷谙到y(tǒng)溫度上升的過程中遭到了破壞。因此，使用分布式感溫光纖對大功率發(fā)射機(jī)溫度變化進(jìn)行監(jiān)測，能有效預(yù)防該種故障的發(fā)生。

2.2 在監(jiān)測發(fā)射機(jī)溫度變化上的應(yīng)用

應(yīng)用分布式感溫光纖進(jìn)行大功率發(fā)射機(jī)的溫度變化監(jiān)測，可以實(shí)現(xiàn)對處于工作狀態(tài)的發(fā)射機(jī)的多點(diǎn)、在線分布監(jiān)測。同時，利用該技術(shù)也能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)核心部件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。具體來講，就是需要將光纖鋪設(shè)在需要監(jiān)測的真空電容磁環(huán)和變壓器等設(shè)備上，然后利用分布式光纖測溫系統(tǒng)對發(fā)射機(jī)核心元器件的溫度進(jìn)行監(jiān)測。而根據(jù)監(jiān)測記錄，設(shè)備維護(hù)人員將能夠?qū)Υ蠊β拾l(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時分析和預(yù)測，所以能夠確保發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，如果發(fā)射機(jī)的元器件出現(xiàn)了溫度不斷升高和溫度過高的問題，維護(hù)人員就可以進(jìn)行溫度異常部分的處理。在電臺的實(shí)際工作中，通常需要進(jìn)行機(jī)房多部發(fā)射機(jī)的檢測。為達(dá)成這一目的，可以使用本地人工機(jī)控系統(tǒng)的多個通道，并且使這些通道監(jiān)控對應(yīng)發(fā)射機(jī)的溫度。如果使用分布式光纖感溫系統(tǒng)監(jiān)測的內(nèi)容過多，也可以使用多個本地系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)的統(tǒng)一管理。

2.3 在監(jiān)測射頻機(jī)箱電容溫度上的應(yīng)用

針對射頻機(jī)箱的電容器件的擊穿和漏氣現(xiàn)象，設(shè)備維護(hù)人員可以在發(fā)射機(jī)狀態(tài)調(diào)諧的過程中利用分布式光纖感溫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)諧電容溫度的不定時了解。通過開展該種監(jiān)測工作，可以為發(fā)射機(jī)的調(diào)機(jī)工作提供一定的幫助。而在這一過中，感溫光纖不僅僅是信號載體，同時也是系統(tǒng)的溫度傳感器。在鋪裝光纖的過程中，需要進(jìn)行光纖的準(zhǔn)確定位。而由于光纖具有較強(qiáng)的抗干擾能力，所以能夠直接將其連接在機(jī)箱上，并且將其固定在電容磁環(huán)上。在監(jiān)測電容溫度的過程中，需要在器件陶瓷磁環(huán)上進(jìn)行光纖抱箍。而檢測出的溫度可以使槽路的傳輸效率得到準(zhǔn)確反映，所以能夠使維護(hù)人員準(zhǔn)確了解發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)?？紤]到發(fā)射機(jī)的元器件所處的工作環(huán)境屬于高溫、高頻和高壓環(huán)境的問題，還需要確保光纖具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性。所以，在安裝光纖的過程中，需要先將光纖纏繞在磁環(huán)上，然后將其繞成直徑較大的線圈，并且利用扎帶進(jìn)行光纖圈兩端的捆綁。其次，考慮到光纖容易被設(shè)備隔斷或損傷的問題，需要做好光纖安裝路線的設(shè)計(jì)，從而避免光纖對設(shè)備的維修產(chǎn)生影響[5]。最后，需要做好光纖彎曲圓弧直徑的控制，并且做好光纖接頭的處理，從而確保光纖測量的準(zhǔn)確度。

2.4 在監(jiān)測發(fā)射機(jī)變壓器和電纜接頭上的應(yīng)用

使用盤式貼敷安裝方案，可以將光纖安裝到變壓器三相繞組線圈的芯柱上，從而利用感溫光纖對發(fā)射機(jī)調(diào)制變壓器的溫度進(jìn)行監(jiān)測。在安裝的過程中，需要盡量使其靠近變壓器內(nèi)芯，并且避免在散熱風(fēng)機(jī)能夠吹到的區(qū)域安裝光纖。同時，也需要確保光纖的安裝強(qiáng)度，從而避免因變壓器震動而導(dǎo)致光纖脫落。為了提高感溫光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還要將多余的光纖安裝到測量的區(qū)域。而通過采取這種措施，也能夠幫助維護(hù)人員及時了解變壓器高溫故障的所處位置。此外，發(fā)射機(jī)的電纜主要需要進(jìn)行電能的輸送，所以其高壓開關(guān)柜將長期處在運(yùn)行狀態(tài)[6]。如果電纜接觸不良，就會導(dǎo)致超負(fù)荷電流的產(chǎn)生，繼而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)高溫發(fā)熱問題。因此，還可以將感溫光纖繞在電纜接頭上，從而利用感溫光纖進(jìn)行電纜接頭溫度的監(jiān)測。

3 結(jié)語

總而言之，應(yīng)用分布式感溫光纖可以對大功率發(fā)射機(jī)及其關(guān)鍵元器件的溫度變化進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，所以能夠有效預(yù)防設(shè)備故障的發(fā)生，并且為設(shè)備的維護(hù)提供有效依據(jù)。因此，在使用大功率發(fā)射機(jī)的過程中，設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)該加強(qiáng)分布式感溫光纖的運(yùn)用，從而更好地為設(shè)備安全運(yùn)行提供保障。

[參考文獻(xiàn)]

[1]潘迅.分布式喇曼光纖溫度傳感器在大功率發(fā)射機(jī)上的應(yīng)用[J].電子世界，2014（8）：87-88.

[2]吳志勇.分布式光纖溫度傳感器在廣播電視天饋系統(tǒng)監(jiān)測中的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].廣播與電視技術(shù)，2013（9）：106，108-109.

[3]李圣普，王小輝，劉建粉.分布式光纖測溫在動力電纜溫度監(jiān)測中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2012（11）：99-101.

[4]張春陽.分布式光纖測溫系統(tǒng)在電力電纜在線監(jiān)測中的應(yīng)用[J].江蘇電機(jī)工程，2014（4）：56-58，62.

[5]黃毅，楊軍志，張文利.光纖測溫技術(shù)在IDC機(jī)房的應(yīng)用研究[J].智能建筑與城市信息，2015（2）：90-96.

[6]丁達(dá)華.光纖放大器技術(shù)在光纖傳輸中的應(yīng)用[J].中國新通信，2014（9）：6-7.

The Application of Distributed Temperature Sensing Optical Fiber in High Power Transmitter

Hou Yufen

（State General Administration of Press and Publication， Radio and Television Five Six Four， Beijing 102434， China）

Abstract： Compared with traditional sensors， temperature fiber sensor resistance to electromagnetic interference and high temperature resistance and other advantages， can be used in high-power transmitter temperature monitoring. So， based on this understanding， the article on the analysis of the application form and the advantages of distributed temperature sensing optical fiber， on the basis of the distributed temperature sensing optical fiber applications in high power emission on issues discussed， so as to provide reference for those who pay attention to the topic. Key words： distributed temperature sensing optical fiber； high-power transmitter； application