基于熔锥耦合光波导的超声局部放电检测关键技术的研究

This project is devoted to the research of the key technology for partial discharge ultrasonic detection based on fused-tapered coupled fiber waveguide, the focus is on the research of the fused tapered coupled fiber waveguide ultrasonic sensing mechanism and its feature parameter extraction and optimization, as well as the structure design of the array sensor based on the multiplexing technology. The research contents include: 1) the study of the influence law of the acoustic wave on the wave length of fused-tapered coupled fiber waveguide and its ultrasonic sensing mechanism, 2) the research of the transmission characteristics of the fused-tapered coupled fiber waveguide with multifactor influence, 3) the research of multiplexing technology and array structure of the fused-tapered coupled fiber waveguide. The study of this project provides the theoretical and technical foundation for the application of such sensing technology to the partial discharge ultrasonic detection and array location.

本项目拟围绕基于熔锥耦合光波导的超声检测关键技术展开研究，重点研究熔锥耦合光波导超声传感机理及其特征参数的提取与优化，基于多路复用技术的阵列传感器结构的设计。研究内容包括1）声波对熔锥耦合光波导波长的影响规律及其超声传感机理的研究2）多因素影响下熔锥耦合光波导的传输特性的研究3）熔锥耦合光波导超声传感器的多路复用技术及其阵列结构的研究。本项目的研究为该传感技术更好应用于局部放电超声检测和阵列定位提供理论和技术基础。

本项目围绕熔锥耦合光波导局方超声传感关键技术展开研究。主要研究内容包括(1) 基于强耦合理论，并结合弹光效应和声发射波应力场作用，建立了声波作用下耦合器传输模型，揭示了熔锥耦合光纤超声传感机理。(2) 结合仿真分析和实验研究的方法，给出了影响传感器传输特性的关键结构参数。(3)针对制备和封装过程中不同因素对传感器灵敏度和响应频带的影响进行了实验研究，得到了融锥机预拉力，粘黏材料，光源带宽和功率对传感器性能的影响。(4)通过实验对传感器响应特性进行了全面研究，获得了声源能量和距离，传感器的定向敏感性以及有效传感区长度对传感器响应特性的影响规律。(5)基于模态识别法，研究了传感器的超声源定位方法。本项目的研究为熔锥耦合光纤传感器的优化设计和制备，超声检测和定位提供了参考依据，具有现实指导意义。