[发明专利]光栅矢量传感器、架空线路覆冰弧垂状态监测装置及方法

权利要求书

1.光栅矢量传感器，其特征在于，包括：

感知件(3)，所述感知件(3)为中心镂空的柱状体，在其受力变形区域粘贴有若干组光纤光栅(7)；感知件(3)的两端分别设置有连接件；

若干组光纤光栅(7)，每一组所述光纤光栅(7)平行于感知件(3)的轴向方向，并采用准分布式缠绕在感知件(3)上；

单模光纤(8)，所述单模光纤(8)经过缠绕在感知件(3)上的若干组光纤光栅(7)后，穿过基座(2)，由尾缆端子(5)处出纤，连接接头盒(14)。

2.根据权利要求1所述的光栅矢量传感器，其特征在于，所述连接件和感知件(3)均由不锈钢、碳钢、调质钢、合金钢或弹簧钢制成。

3.根据权利要求1所述的光栅矢量传感器，其特征在于，所述连接件包括安装固定件(1)和基座(2)，安装固定件(1)上开设有固定孔(6)，端部与感知件(3)相连接。

4.根据权利要求3所述的光栅矢量传感器，其特征在于，所述安装固定件(1)与基座(2)均为圆柱体，且安装固定件(1)底面的直径小于基座(2)底面的直径。

5.根据权利要求3或4所述的光栅矢量传感器，其特征在于，所述基座(2)上安装有尾缆端子(5)，单模光纤(8)由一侧基座(2)上的尾缆端子(5)穿入。

6.根据权利要求5所述的光栅矢量传感器，其特征在于，所述单模光纤(8)穿出尾缆端子(5)的一端连接连接接头盒(14)，再经过OPGW光缆(17)连接解调单元(12)。

7.根据权利要求1所述的光栅矢量传感器，其特征在于，所述感知件(3)的侧面按照圆周方向依次开设若干凹槽(4)，相邻两凹槽之间为敏感柱，光纤光栅(7)粘贴在敏感柱的受力变形区域。

8.一种架空线路覆冰弧垂状态监测装置，其特征在于，采用权利要求3-7任一项所述的光栅矢量传感器，所述光栅矢量传感器上端的固定孔(6)通过连接金具(10)与杆塔的横担(13)相连，下端的固定孔(6)与绝缘子串(16)通过连接金具(10)相连；单模光纤(8)由尾缆端子(5)穿出，连接接头盒(14)。

9.根据权利要求8所述的架空线路覆冰弧垂状态监测装置，其特征在于，所述杆塔横担(13)与绝缘子串(15)之间设置有光栅矢量传感器。

10.根据权利要求8所述的架空线路覆冰弧垂状态监测装置，其特征在于，所述绝缘子串(15)与耐张线夹(16)之间设置有光栅矢量传感器。

11.根据权利要求8所述的架空线路覆冰弧垂状态监测装置，其特征在于，所述连接金具(10)内内置有光纤倾角传感器，杆塔横担(13)上设置有接头盒(14)，通过单模光纤(8)连接。

12.一种采用权利要求8-11任一项所述装置的架空线路覆冰弧垂状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过导地线固定传感器的两端，由拉力机施加张力F1，使导地线处于拉直状态，用于模拟导地线的自身重力载荷，采集中心波长的变化量；

步骤2：拉力机施加竖直向下的张力F2，使导地线弯曲下垂，产生弧垂h1和弧垂h2，则导地线与水平方向的倾角变化为θ1和θ2，用于模拟导地线的覆冰载荷以及由于覆冰引起的弧垂变化，采集光栅矢量传感器和倾角传感器的中心波长的变化量；

步骤3：传感器经过标定后，中心波长换算为相应的张力大小和倾角，用于计算覆冰厚度和弧垂大小。