姓名：王红川 2011/11/30

高压线摆动:张力测量分析&加速度测量调研 姓名：王红川 2011/11/30

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张力测量以及分析 • 张力测量结果及分析 • 光纤加速度传感器 • 仪器、芯片、测量方案 • 认识

张力测量及分析 实验场景及设置分组实验不管如何摆动，其张力变化是相对稳定的，频率范围0.5Hz—1Hz 杭州实验实验结果张力可测，但只能测一维标量；摆动对张力影响不大；形变最大点输电线头尾和中间；张力最大头尾部（注）实验分析张力测位移方案困难大

光纤加速度传感器 • 张力测量结果及分析 • 光纤加速度传感器 • 仪器、芯片、测量方案 • 认识

光纤加速度传感器 光纤加速度传感器的分类强度调制型相位调制型波长调制型偏振态调制型模式调制型

强度调制型 原理：由加速度引起位移变化，然后由位移变化反映到接收到的光纤强度的情况，以此来推断加速度。特点：其测量精度易受光源光强波动的影响，干扰多。很难应用到高压线上。

相位调制型 原理：相位调制型加速度传感器常用弹性膜片或顺变柱体作为转换媒介，将加速度所致应变施加到传感光纤上，引起光纤中的光波产生相位变化，此相位变化即代表被测加速度值。代表：马赫－曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪法、迈克尔逊（Michelson）干涉仪法和法布里－珀罗（Fabry-Perot）干涉仪法精度很大，设计很难。第二幅图利用互补推挽结构，得到的是差分，有较强的噪声抑制能力（温度等）。

波长调制型 最常用，技术相对来说较为成熟。原理：加速度造成形变，将形变反映到波长的变化，由此得出。

波长调制型 悬臂梁模型：北京科技大学机械工程学院；低频光纤光栅加速度传感器；北京科技大学学报经受力分析，加速度的变化可反映到波长的变化上。优点：1、可测加速度； 2、对光栅有保护作用缺点：1、只能测一个方向 2、模块本身有重量（m=8.8g），会对输电线有影响若要利用此种模型，输电线上安装两个维度即可，但担心其本身重量会影响其实际值。悬臂梁设计易产生啁啾或多峰现象，致使测试不准，灵敏度低。（通常特点）

偏振态调制 原理：基于光弹效应的偏振型光纤加速度传感器。光源发出的光经过起偏器后变为线偏振光，其方向与加速度方向成45度夹角。线偏光经过光弹元件后成为椭圆偏振光。椭偏光的偏振态将随着外界加速度引起的双折射现象而改变，其主轴方向与被测加速度成线性关系。

模式调制型 原理：相干光源发出的光进入一段多模光纤，光纤中将有许多模式相互干涉，并在输出端产生一种随机的干涉图像，称为散斑。输出端的干涉图像对外界环境非常敏感，当有振动信号施加在多模光纤上时，将改变光纤中各模式之间的干涉，最终改变散斑的分布。通过测量散斑分变化情况（例如使用面接收光源），即可获知外界被测加速度信号。

仪器、芯片、测量方案 • 张力测量结果及分析 • 光纤加速度传感器 • 仪器、芯片、测量方案 • 认识

仪器问题： 1、是否有重力加速度和温度补偿 2、灵敏系数能否检测到重量和尺寸都可以

芯片芯片设计原理及应用电路： MMA7260Q 重庆大学：基于加速度传感器的输电线舞动监测系统；优点：重力加速度自补偿，三维测量。不足：需供电，可能有干扰

测量方案 张力测量： 1、建模（找到映射关系） 2、测其他位置（e.g.接头部分） 3、多个一起用，看波长解析效果如果可以，最好尽量能满足（加速度测量）： 1、粘贴形式 2、重量尺寸轻 3、最好对把波长映射的范围更广（便于检测） 4、先测试下，验证一下可行性光强度&相位测量：起点太高。解析仪、加速度光纤传感器、实验器材、场地

认识 • 张力测量结果及分析 • 光纤加速度传感器 • 仪器、芯片、测量方案 • 认识

认识 • 工程角度：光纤加速度传感器研究的已经早有研究，IEEE也有很多文章，而且很多场合都已经进入实用（同济大学_桥梁山东大学清华大学），但局限。电域的电路、GPS、图像&视频技术较为成熟，但供电、干扰。具体成本不知道。 • 研究角度：光学的加速度传感器从波长调制的角度看主要是封装的问题，理论创新不大；光强调制、相位调制还不是特别了解。

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姓名：王红川 2011/11/30