The Analysis of Angle Resolution of Stress Vector Sensor Based on Optical Fiber Sensing Cable for High Speed Railway Traffic

With the development of high speed railway traffic, the structure health monitoring for high-speed rail is necessary due to the safety issue. Optical fiber sensing technology is one of the options to solve it. Stress vector information is the important index to make more reasonable judgments about railway safety. However, information sensed by lots of commercial optical sensors is scalar. According to the stress filed distribution of rail, this paper proposes a new type of stress vector sensor based on optical fiber sensing cable(OFSC) with a symmetrical seven optical fibers structure and analyzes the relations between angle resolution and distance between adjacent of optical fibers through finite-element software(ANSYS) simulation. Through reasonable distance configuration, the angle resolution of the OFSC can be improved, and thus stress vector information, including the stress magnitude and the angle of stress, can be more accurately obtained. The simulation results are helpful to configure OFSC for angle resolution improvement in actual practice, and increase the safety factor in high speed railway structure health monitoring.

光电复合海缆中光纤与导体温度关系的有限元分析方法

根据光电复合海缆中的光纤温度计算导体温度是进行导体温度监测和载流量计算的关键。本文利用有限元法建立了110 kV光电复合海缆的有限元模型,根据IEC 60287标准计算出热载荷,分析了负荷电流、环境温度、土壤与海水的表面传热系数等因素对海缆本体及周围温度分布的影响,建立了海缆导体温度、光纤温度和环境温度的关系式。结果表明,导体温度与光纤温度呈线性关系,光纤温度每升高1℃,导体温度升高1.3℃;相同光纤温度下,环境温度每升高1℃,导体温度下降0.3℃;海缆发热主要耗散于周围1.6m以内的土壤中,土壤与海水表面传热系数对结果的影响可以忽略。根据光纤温度和海水温度,可计算出导体温度,作为海缆导体温度监测和载流量计算的理论依据。

利用光纤应变判断光电复合海缆锚害程度的有限元分析法

锚害占海缆机械故障的80%以上,不同程度的锚害会导致海缆发生漏电、接地、短路和断缆事故,及时发现锚害并判断锚害程度十分重要。本文提出了利用光电复合海缆中光纤的应变判断海缆锚害程度的有限元分析法。建立了110k V光电复合海缆的有限元模型,对海缆锚害过程进行了仿真和分析,建立了海缆锚害过程中铠装层应力和光纤应变的分段时间函数,对锚害程度进行了分级,并用海缆模型试验验证了仿真结果。结果表明,海缆锚害程度的加剧导致光纤应变的增加,海缆锚害过程可用5个分段函数表示,锚害程度可分为三级,分别对应0.12%、0.35%和1.1%的光纤应变,可利用分布式光纤传感技术测量的光纤应变判断海缆的锚害程度。

应用GPRS及光纤测温技术的电力电缆监测系统

针对电力电缆运行中存在监测不到位、维护工作量大的问题,应用通用无线分组业务GPRS及光纤测温技术设计了电力电缆监测系统。系统由主站、通信链路和测量终端等3部分构成。测量终端采用光频域反射计式OFDR光纤测温仪连续监测电缆表皮温度;通信链路由采集器和GPRS网络组成,采集器读取测温仪的测量数据,并通过GPRS网络将数据传送给主站;主站依照IEC 60287、IEC 853标准,根据实测温度对电缆的额定载流量、应急载流量和周期性负荷载流量进行计算,并以Web页方式发布结果。电缆的输电能力得以充分利用,具有较大的经济效益。

光纤复合海底电缆故障检测与诊断方法

为及时发现并判别光纤复合海底电缆的故障,文章提出一种基于多尺度小波分析的海缆故障检测与诊断新方法。该方法先利用布里渊光时域反射计测量海缆中光纤的布里渊散射频移,然后结合双阈值法对故障点进行检测和分析。对发生接地故障的数据,用阈值法进行诊断;对非接地故障,则选用coif2小波基进行8尺度小波分解。研究结论表明,利用小波分解高频系数尺度对空间距离的敏感性可有效诊断锚害和塑料护套局部放电引发的过热故障。同时,在分析海缆故障特点的基础上,通过建立海缆故障模拟数据验证了算法的有效性。

光纤复合海底电缆扭转的有限元建模

海底电缆在装载、运输、敷设和运行过程中,受外界多种因素的影响时常会发生扭转,利用建模仿真的方法不仅可以克服实体试验操作困难的难题,还可获得实体试验难以提取的数据。文章利用ANSYS软件建立海底电缆扭转的有限元模型,进行了单元类型的选择、各层材料属性及参数的确定和网格划分方式的选择,并且分析、控制了影响计算时间和精度的因素,最后对海底电缆施加扭转载荷,仿真扭转发生过程,获取铜导体和光单元的应力及应变数据,为分析海底电缆扭转的力学特性提供了一种可行方案。

光纤陀螺技术发展及军需分析

介绍光纤陀螺技术的发展和应用情况 ,分析武器系统对光纤陀螺的需求。

500 kV充油海底电缆运行状态综合在线监测系统研究

海南联网系统500 kV海底电缆运行环境复杂多变,会直接影响到海底电缆的运行状态。为了有效掌握海南联网系统三相31 km海底电缆的运行状态,研究充油海底电缆运行状态综合在线监测技术至关重要。文中根据海底电缆实际运行监测要求,结合充油海底电缆捆绑通信光缆的这一特殊结构,开展了基于布里渊光时域分析的分布式光纤温度传感技术研究,建立了基于IEC 60287热路模型的充油海底电缆的温度热场分布的热路模型,研制了500 kV充油海底电缆运行状态综合在线监测系统,完成了系统的现场安装及挂网运行。该系统能实时监测海底电缆的温度、油流以及油压等运行参数,通过海底电缆温度、油流以及油压历史数据分析,表明系统可实时监测海底电缆的运行状态及稳定可靠运行。

基于专利分析的光纤光缆技术发展研究

光纤光缆技术是我国推进"宽带中国"战略的重要领域。文章以全球光纤光缆专利为研究对象,采用专利分析的方法,梳理了光纤光缆专利申请趋势,从光纤预制棒、光纤和光缆等流程的角度,分析了光纤光缆技术分布和最新技术动向,并剖析了国内外主要机构的技术布局和核心专利技术。最后,提出了重视专利战略、谋划全球专利布局,探索潜在的国外市场;围绕国家光通信战略和产业技术升级,加强未来重点技术研发;鼓励中小企业创新技术发展、营造产业集聚效应等建议。

路旁地下光缆受冲击压路机振动影响的数值分析

冲击压路机施工振动对路旁地下光缆有何影响,尚没有明确的实验及理论定论,制约了冲击压实技术在埋设地下光缆路段的应用。为了解决这个问题,基于实际工程参数,根据有关假设,模拟冲击压实施工多周期加载模式,建立三维有限元模型,利用ANSYS软件对路面附近不同埋深的光缆在冲击压路机施工时受到的振动影响进行数值分析,结果表明冲击压实施工对埋深60 cm的光缆影响不大,当光缆的埋设位置由原来位置向路面板方向靠近时,冲击压实施工对光缆产生的影响逐渐变大,在基层底部向上0.1 m处和基层底部向上0.14 m处Z方向压应力和X方向拉应力分别达到允许值,可能会对光缆造成破坏。

船锚撞击埋设海光缆的有限元分析

利用ANSYS/LS-DYNA进行了船锚撞击埋设海光缆的有限元分析,明确了船锚冲击对海光缆中信号光纤和参考光纤的长度形变量差的影响,结合光纤振动传感系统的传感模型,得出监测到的电流信号的波形。

220kV电缆分布式光纤测温系统运行情况分析

文章以北京地区220kV八长、长莲电缆分布式光纤测温系统为例,介绍了电缆分布式光纤测温系统的基本情况;介绍了对测温系统温度精度、温度变化灵敏度、温度异常报警响应速度进行校核试验的方法,并对校核结果进行了分析;将测温系统测量的温度曲线与隧道内的实际情况进行了比对,发现了很多有规律的现象;同时对系统运行需要关注的几个问题进行了阐述。经过综合分析,得出了220kV八长、长莲电缆分布式光纤测温系统温度精度均小于1℃,能准确发现限制电缆载流量的瓶颈点的温度和位置信息,实现提高电缆运营能力功能,能实现电力隧道温度异常报警功能,是一套有重要实用价值的高压电缆运行状态监测系统。

水下机器人光纤微缆动力学研究

讨论了水下机器人远程通信光纤微缆的动力学问题,研究分析了在海洋层流条件下水下机器人的运动对光纤微缆张力的影响,在仿真分析的基础上提出了对光纤微缆收放系统的设计要求并给出了概念设计方案。

特种微型光缆应力应变测试及仿真分析

结合我所研发的某型特种微型光缆的结构设计和应力应变的研究,建立了特种微型光缆的数学模型和应力应变测试系统,对不同应力条件下微型光缆和其中光纤的应力应变进行了测试。同时利用ANSYS结构力学仿真分析软件,建立了该微型光缆的有限元分析模型,并对其在各种工况下的变形进行了分析。测试和分析结果表明,该型光缆在受到拉伸时发生较复杂的变形,由于光纤在光缆中存在一定冗余度,光纤的应变小于光缆的应变。仿真分析再现了变形产生原因和变形过程。

论军用光缆与民用光缆的区别

目前光缆广泛应用于各个领域 ,军事上也大量使用 ,但军用光缆与民用光缆在各方面的要求上都有着较大的区别。通过比较光缆产品的国家军用标准与国家标准的区别 ,全面分析军用光缆和民用光缆的区别 ,旨在为设计。

本地网通信光缆线路的工程设计及实例分析

高质量的通信光缆线路工程设计要求设计人员熟练掌握各种标准、规范,具有丰富的专业知识并根据现场环境作出正确的选择,同时绘制出高质量的工程图纸。本文就上述问题在通信光缆线路工程设计中的具体应用进行了论述。

世界屋脊第一缆

介绍了在世界屋脊上建设的兰州—西宁—拉萨(简称兰西拉)光缆干线工程的情况。从光缆路由方案的比较和选定,到首次在我国利用掺铒光纤放大器(EDFA)技术为通过无人区延长中继段的距离,以及对在高原特殊的地理气候条件下防冻土、防鼠害的具体措施都进行了详细的描述。

单芯光纤复合海底电缆弯曲有限元建模

海底电缆的严重弯曲会导致漏电、接地、短路和断缆等事故。通过实体实验研究海底电缆的弯曲特性存在成本高、难度大,海底电缆各层结构数据不易获取等问题。为此,文中提出了单芯光纤复合海底电缆弯曲有限元建模实验方法。对海底电缆的结构进行了简化,建立了单芯海底电缆有限元模型,选用SOLID164和SHELL163单元,利用ALE算法,结合扫略和映射方法进行网格划分,对模型进行了求解,根据力学和结构特性对海底电缆进行了单端约束并施加转动惯量载荷,真实地模拟了海底电缆的弯曲过程。结果表明,模型沙漏能控制在内能的1%以内,海底电缆各层应力、应变数据符合弹塑性材料特性和工程经验,为海底电缆弯曲特性的研究和光纤传感技术的应用提供了参考。

海上超长PHC管桩BOFDA内力测试

布里渊光频域分析技术(Brillouin Optical Frequency Domain Analysis,BOFDA)是全分布式光纤感测技术中的一种,具有独特的测试与监测优势.将BOFDA应用于海上超长PHC(Prestressed High Strength Concrete)管桩内力测试,并在超长PHC管桩成桩过程中,就将传感光缆植入桩身中,可明显提高传感光缆的成活率和测试精度.现场测桩试验结果表明:在超长PHC管桩成桩过程中传感光缆的植入工艺是十分成功的,桩身轴力和侧摩阻力测试结果能够很好地反映桩身内力的分布变化规律,成效显著,为PHC管桩,特别是海上超长PHC管桩的内力测试提供了一种新的内力测试方法,值得推广.

基于BOTDA技术的电缆温度监测

由于海底电缆深埋海底,其运行状态的监测尤为重要。因此,提出基于光纤光时域反射(OTDR)的布里渊时域反射分析技术(BOTDA)的分布式光纤传感器对复合海缆进行温度监测。简单介绍了BOTDA技术的原理以及温度监测的实验。对实验测得数据进行数据拟合处理和分析。从实验的数据分析中得出基于BOTDA技术测量出电缆温度的变化趋势和实际温度变化趋势是基本吻合的。从而验证了该技术测温误差小、响应时间短、运行可靠且能实现长距离测量,可有效应用于电缆温度在线监测,为电缆导体温度的确定提供有效的参考依据。