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一种基于光纤光栅的GIS设备温度检测技术

为了实时检测电力系统中气体绝缘封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear，GIS)设备内部发热状况，提出了一种基于光纤光栅的温度检测技术。现有光纤光栅传感多从反射系数谐振波长与模式有效折射率、光纤光栅周期的关系出发，对温度进行微分，从而给出温度引起的模式有效折射率和光纤光栅周期改变的线性关系，进行传感。而光纤光栅的温度传感机理远比上述情况复杂的多。本文从光纤纤芯、包层和保护套等材料折射率与温度的关系，光纤纤芯、包层和保护套等半径随温度的变化出发，首先求解不同温度下光纤光栅结构每层场分布、包层模的本征方程，以及包层模式复数有效折射率；引入光纤光栅周期与温度的关系，发展光纤导波理论和耦合模理论得到光纤光栅传感器谐振波长与温度的关系。该方法尤其适用于GIS设备发热故障检测等应用领域。