CN111412947A - 一种全分布式opgw光缆覆冰在线监测装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置及控制方法，属于光纤通信技术领域，包括：光源调制单元、光纤传输单元、参考光移频单元、光电探测单元和信号采集处理单元，光源调制单元的光线发出端分别与光纤传输单元和参考光移频单元的光线接收端连接，光纤传输单元和参考光移频单元的光线发出端分别与光电探测单元的光线接收端连接，光电探测单元的光线发出端与信号采集处理单元的光线接收端连接。本发明将全分布光纤传感技术结合布里渊光时域反射技术应用在光缆线路上，对光缆覆冰位置进行定位，可以在线监测，实时观测到覆冰的情况，减少了人员巡查的危险性。

Description

一种全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置及控制方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域中的全分布式光纤传感技术和电气工程及自动化领域，特别涉及一种全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置及控制方法。

背景技术

全分布式光纤传感与传统的点式或分立式光纤传感器相比，其只需要裸光纤不需要制作传感器，并可同时测量获得光纤路径上的时间和空间连续分布信息，完全克服了点式传感器难以对被测场进行全方位连续监测的缺陷，且具有损耗低、信号数据可多路传输等传统传感器所不具备的优越性能，因而广泛用于电缆故障监测、建筑物结构安全检测、重要场所周界防护和管道安全监控等领域。

早期的输电线路覆冰监测主要依赖人工巡线，受地形环境、人员素质和天气状况等因素的影响比较大。2008雪灾后，覆冰在线监测技术备受关注，由于国内相关监测技术不成熟，目前借鉴国外的一些装置监测覆冰情况。现有的监测技术有基于视频图像法的监测技术、称重法、水平张力倾角法、倾角弧垂法和导线应力测量法。其优缺点可归纳为三点：（1）基于视频图像法的技术能够对输电导线覆冰情况作出定性的判断，其它技术能够提供定量分析的监测数据；（2）除了视频法外，其它技术的理论基础是输电线路状态方程。输电线路状态方程是一个代数方程，但实测信号是一个动态信号，因此需要借助数学处理才能实现基于状态方程的覆冰监测。（3）在信息获取与传输方面，现有技术可分为基于电信号和基于光信号的监测系统。传统的监测装置系统存在供电、信息传递和强磁场环境影响下的系统工作可靠性问题。基于光纤传感的基础技术可以较好地解决这些问题，具有很好的应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，实现对光缆覆冰位置的可靠定位。

为实现以上目的，本发明采用一种全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置，包括光源调制单元、光纤传输单元、参考光移频单元、光电探测单元和信号采集处理单元，光源调制单元的光线发出端分别与光纤传输单元和参考光移频单元的光线接收端连接，光纤传输单元和参考光移频单元的光线发出端分别与光电探测单元的光线接收端连接，光电探测单元的光线发出端与信号采集处理单元的光线接收端连接。

进一步地，所述光源调制单元包括激光器、第一耦合器、调制器、放大器和扰偏器，第一耦合器布置在激光器的输出激光路径上以将激光器发射的激光分为两路光进行传播，第一耦合器分出来的一路光的传播路径上依次布置调制器、放大器和扰偏器。

进一步地，所述光纤传输单元包括第一环形器和光缆，第一环形器布置在所述光源调制单元发出光线的传播路径上，第一环形器发出的光线经光缆返回背向布里渊散射光进入所述光电探测单元。

进一步地，所述参考光移频单元包括偏振控制器、第二环形器、光纤、第二耦合器、隔离器和移频器；所述第一耦合器分出来的另一路光的传播路径上布置有偏振控制器和第二环形器，光纤、第二耦合器以及隔离器组成一个环形腔，该环形腔布置在第二环形器发出的光线路径上，移频器布置在该环形腔发出的光线路径上。

进一步地，所述光电探测单元包括第三耦合器和平衡探测器，第三耦合器布置在所述第一环形器发出的光线路径和移频器发出光线路径的交点位置，第三耦合器发出的耦合光在平衡探测器处相干得到电信号。

进一步地，所述信号采集处理单元包括低通滤波器、数据采集卡和计算机，所述平衡探测器输出端与低通滤波器输入端连接，低通滤波器的输出端依次与数据采集卡、计算机连接。

进一步地，所述光缆为内芯G652光纤的OPGW光缆，光纤为G652的裸光纤，所述第一环形器为三端口环形器，所述扰偏器发出的光束经三端口环形器的1端口进入2端口注入OPGW光缆，OPGW光缆的输出经三端口环形器3端口输出与所述第三耦合器连接。

另一方面，采用一种全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置的控制方法，包括如下步骤：

光源调制单元对激光进行处理得到一束脉冲光和一束参考光，并分别进入光纤传输单元和参考光移频单元；

光纤传输单元对脉冲光转换得到频率为ν₀-ν_B的第一背向布里渊散射光进入光电探测单元；

参考光移频单元对参考光转换得到频率为ν₀-ν_L的第二背向自发布里渊散射光进入光电探测单元；

光电探测单元对第一背向布里渊散射光和第二背向布里渊散射光进行耦合处理，并将耦合得到的光信号转换为电信号；

信号采集处理单元对电信号进行处理得到自发布里渊信号，以得到光纤传输单元中的光缆不同位置的布里渊频移量，实现对光缆覆冰位置的定位。

进一步地，所述信号采集处理单元对电信号进行处理得到自发布里渊信号，以得到光纤传输单元中的光缆不同位置的布里渊频移量，包括：

低通滤波器滤除所述电信号的高频信号，得到在覆冰情况下0MHz~50MHz范围内的低频信号；

数据采集卡对低频信号进行模数转换，得到对应的数字信号；

计算机对数字信号进行处理得到自发布里渊信号，得到所述光缆不同位置的频移量。

进一步地，所述计算机对数字信号进行处理得到自发布里渊信号，得到所述光缆不同位置的频移量，包括：

对所述数字信号进行处理得到布里渊频谱的频移量ν_B，其中，ν_B=2nV_a/λ₀，n、V_a、λ₀分别为光纤的折射率、声速和入射光波长；

根据布里渊频谱的频移量与应力的线性关系得到应力分布曲线，曲线表现形式为：

ν_B（T₀,ε）=(T₀,ε)(1+4.48Δε)，

其中，T₀为温度，ε为应力，Δε为应变；

基于应力分布曲线，利用OTDR技术对所述光缆覆冰位置进行定位。

与传统的覆冰监测系统相比较，本发明存在以下技术效果：本发明将全分布光纤传感技术结合布里渊光时域反射技术应用在光缆线路上，对光缆覆冰位置进行定位，可以在线监测，实时观测到覆冰的情况，减少了人员巡查的危险性。可同时测量获得光纤路径上的时间和空间连续分布信息，完全克服了点式传感器难以对被测场进行全方位连续监测的缺陷。本发明稳定可靠，且灵活性和操作性强，是覆冰监测及定位的可行方案。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是全分布光纤传感系统的简要示意图；

图2是全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置的结构示意图；

图3是全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置的详细结构示意图；

图4是全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置控制方法的流程示意图。

图中：

10-光源调制单元，20-光纤传输单元，30-参考光移频单元，40-光电探测单元，50-信号采集处理单元，11-激光器，12-第一耦合器，13-调制器，14-放大器，15-扰偏器，21-第一环形器，22-光缆，31-偏振控制器，32-第二环形器，33-光纤，34-第二耦合器，35-隔离器，36-移频器，41-第三耦合器，42-平衡探测器，51-低通滤波器，52-数据采集卡，53-计算机。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图2所示，本实施例公开了一种全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置，包括：光源调制单元10、光纤传输单元20、参考光移频单元30、光电探测单元40和信号采集处理单元50，光源调制单元10的光线发出端分别与光纤传输单元20和参考光移频单元30的光线接收端连接，光纤传输单元20和参考光移频单元30的光线发出端分别与光电探测单元40的光线接收端连接，光电探测单元40的光线发出端与信号采集处理单元50的光线接收端连接。

其中，光源调制单元10对激光进行处理得到一束脉冲光和一束参考光，并分别进入光纤传输单元20和参考光移频单元30，脉冲光进入光纤传输单元20，并产生频率为ν₀的散射光，经过光缆返回变为频率为ν₀-ν_B的背第一向布里渊散射光进入光电探测单元40；参考光进入参考光移频单元30，参考光移频单元30为一个环形腔，用于对参考光进行移频操作，产生频率为ν₀-ν_L的第二背向自发布里渊散射光；参考光移频单元30出来的光与光纤传输单元20出来的光在光电探测单元40处得到重新耦合并转换为电信号；电信号进入信号采集处理单元50处理后得到布里渊频谱。由于频谱的频移量与应力成线性关系，而应力是由光缆及覆冰的重量共同产生的，可得到覆冰重量与频移的关系，再根据时间和空间的对应关系可以知道光缆中不同位置的布里渊频移量，当某位置频移量超出阈值后便作出预警，实现光缆覆冰位置的定位监测。

需要说明的是，本实施例将全分布光纤传感技术结合布里渊光时域反射技术应用在光缆线路上，对光缆覆冰位置进行定位，可以在线监测，实时观测到覆冰的情况。

在全分布光纤传感系统中，光纤既作为信号传输介质，又是传感单元，即它将整根光纤作为传感单元，传感点是连续分布的，其工作原理基于光的反射和干涉，应用光纤几何上的一维特性进行测量的技术，它把被测参量作为光纤未知长度的函数，因此该传感方法可以测量光纤沿线任意位置处的信息。其简要的结构示意图如图1所示。

布里渊光时域反射技术（Brillouin optical time-domain reflectometer ，BOTDR）利用光纤中自发布里渊散射光功率或频移的变化量与温度和应变变化的线性关系来进行全分布式传感。激光器发出角频率为ν₀的连续光被调制器调制成探测脉冲光，探测脉冲光入射到传感光纤，并产生频率为ν₀-ν_B的自发布里渊散射，ν_B为频率下移的斯托克斯光，沿光纤返回的散射光进入信号采集处理单元，对信号检测和处理系统获得的不同时间（对应与不同位置处）的布里渊信号进行洛仑兹拟合，便可以得到光纤沿线的布里渊频谱。本实施例根据以上所述对应关系，再利用OTDR技术对光纤位置进行定位，由此可以得到光纤沿线各点对应的温度或应变信息，从而实现全分布式温度和应变传感。

具体来说，如图3所示，所述光源调制单元10包括激光器11、第一耦合器12、调制器13、放大器14和扰偏器15，第一耦合器12布置在激光器11的输出激光路径上以将激光器11发射的激光分为两路光进行传播，第一耦合器12分出来的一路光的传播路径上依次布置调制器13、放大器14和扰偏器15。

其中，激光器11为单色性和功率稳定性良好的窄线宽可调谐单频激光器，激光器11输出频率为ν₀的连续光经分束比为95:5的第一耦合器12分为两束光，一束功率较高的连续光为参考光进入移频单元30，功率较低的另一束光进入调制器13，调制器13将连续光调制成脉冲宽度为500ns的脉冲光，脉冲光经过放大器14放大和扰偏器15扰偏后进入光纤传输单元20。

需要说明的是，调制器13为电光调制器，电光调制器具有高的调制频率和小的上升沿，适合调制脉宽较窄的光脉冲，成本比较低。

需要说明的是，脉冲宽度决定了空间分辨率，本实施例选定的空间分辨率为50m，由公式：

R=τVg/2 （Vg=c/n=2.5×10⁸）

得到：

R=τc/2n≈τ(ns)/10

当R=50m时，得到脉冲宽度τ=500ns，调制信号频率大于1/（500×2（ns））=1×10⁶MHz。

调制器的脉冲宽度由函数发生器控制，且调制频率要远大于探测器的响应频率，以便能够完整地采集到脉冲信号。

需要说明的是，该脉冲光进入放大器14时，放大器14的输入功率不能高于3dBm，否则会损坏放大器14。放大器14的后面放置的扰偏器15用于降低系统中的偏振噪声，使探测曲线的动态范围有所降低。

具体来说，光纤传输单元20包括第一环形器21和光缆22，第一环形器21布置在扰偏器15扰偏后的光线的传播路径上，第一环形器21发出的光线经光缆22返回背向布里渊散射光进入所述光电探测单元40。

具体来说，第一环形器21为三端口环形器，扰偏器15发出的光束经三端口环形器的1端口进入2端口注入OPGW光缆即光缆22并在光缆22中产生频率为ν₀-ν_B的背向自发布里渊散射信号，之后从3端口输出进入光电探测单元40。

具体来说，参考光移频单元30包括偏振控制器31、第二环形器32、光纤33、第二耦合器34、隔离器35和移频器36；所述第一耦合器34分出来的另一路光的传播路径上布置有偏振控制器31和第二环形器32，光纤33、第二耦合器34以及隔离器35组成一个环形腔，该环形腔布置在第二环形器32发出的光线路径上，移频器36布置在该环形腔发出的光线路径上。

其中，在第二环形器32之前有偏振控制器31用于降低由于偏振引起的噪声，从第二耦合器34出来的光进入移频器对频率进行微调，参考光移频单元30用于将光源调制单元10耦合出来的光进行移频操作。第二环形器32也是三端口环形器，参考光由第二环形器32进入一个由隔离器35、第二耦合器34、光纤33组成的环形腔后进入移频器36，参考光通过移频器36的移频操作产生频率为ν₀-ν_L的背向自发布里渊散射光。

其中，参考光由第二环形器32进入环形腔，参考光通过单模光纤，返回来的布里渊散射光经过隔离器35进入分束比为80：20的第二耦合器34，从第二耦合器34的20%端口输出的布里渊光入射到分束比为50：50的第三耦合器41的一个分臂，与背向散射的自发布里渊散射信号相干后由光电探测器探测。在传感光纤中，由脉冲信号激发的自发布里渊散射信号经第二环形器32的第三个端口输出后，进入50:50耦合器的另一个分臂。

本实施例中采用的探测法为单光源自外差相干探测法，探测光和本地参考光为同一光源，两束光的偏振态和频率基本相一致，相干探测后得到的信号较为稳定，可减小测量误差。此方法还可以将太赫兹量级的布里渊高频信号降至易于探测和处理的百兆赫兹的中频信号，提高了系统的探测精度和信噪比。

这里需要说明的是，光缆22为内芯G652光纤的OPGW光缆，光纤33为G652的裸光纤，将布里渊信号移至百兆信号的装置是参考光移频单元30，此参考光移频单元30为一个环形腔，其中的单模光纤与传感光纤的光纤为同一光纤。在我国大部分的城市局域网中，采用的光缆型号一般为G652，因此选用G652作为光纤传输单元20光缆的内芯和参考光移频单元30中环形腔内的传输光纤。

脉冲光和调制光两路光分别经过两种光纤后产生了不同的频移量，但频移量接近，从而达到将吉赫兹的频移降到兆赫兹。查阅相关数据计算可得两光纤布里渊频移差最小可为8MHz左右，根据应变和频移的线性关系，在光缆受到覆冰时，应力增大，布里渊频移也增大，频移范围大约在50MHz内。

具体来说，光电探测单元40包括第三耦合器41和平衡探测器42，第三耦合器41布置在所述第一环形器21发出的光线路径和移频器36发出光线路径的交点位置，第三耦合器41发出的耦合光在平衡探测器42处相干得到电信号。

其中，参考光移频单元30出来的光与光纤传输单元20的光在光电探测单元40中的第三耦合器41得到重新耦合后并由平衡探测器42转换为电信号，以交由信号采集处理单元50处理。

具体来说，信号采集处理单元50包括低通滤波器51、数据采集卡52和计算机53，所述平衡探测器42输出端与低通滤波器51输入端连接，低通滤波器51的输出端依次与数据采集卡52、计算机53连接。

其中，电信号经低通滤波器51滤除高频信号，得到在覆冰情况下0MHz~50MHz范围内的低频信号，数据采集卡52对低频信号进行模数转换，得到对应的数字信号，计算机53对数字信号处理得到布里渊频谱，根据其频移量与应力的线性关系得到应力分布曲线图；再根据布里渊频谱时间和空间的关系得到光纤中不同位置频移分布图，当频移量超过阈值，就可确定是哪一位置的应力引起的变化，从而达到定位的目的。

需要说明的是，为了得到布里渊谱的整个洛仑兹谱型，需采用频率扫描的方法，设置低通滤波器51可以使有效频率的信号进入数据采集卡，通过改变滤波器的中心频率以实现对布里渊谱的频率扫描。

如图4所示，本实施例公开了一种全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置的控制方法，包括如下步骤S1至S5：

S1、光源调制单元10对激光进行处理得到一束脉冲光和一束参考光，并分别进入光纤传输单元20和参考光移频单元30；

S2、光纤传输单元20对脉冲光转换得到频率为ν₀-ν_B的第一背向布里渊散射光进入光电探测单元40；

S3、参考光移频单元30对参考光转换得到频率为ν₀-ν_L的第二背向自发布里渊散射光进入光电探测单元40；

S4、光电探测单元40对第一背向布里渊散射光和第二背向布里渊散射光进行耦合处理，并将耦合得到的光信号转换为电信号；

S5、信号采集处理单元50对电信号进行处理得到自发布里渊信号，以得到光纤传输单元20中的光缆不同位置的布里渊频移量，实现对光缆覆冰位置的定位。

其中，在步骤S1中，激光器11输出频率为ν₀的连续光，该连续光经分束比为95:5的第一耦合器12分为两束光，一束低功率的光经过电光调制器13调制成脉冲宽度为500ns的脉冲光，成为探测光，经过放大器14放大和扰偏器15扰偏后进入光纤传输单元20；另一束高功率的光作为参考光进入参考光移频单元30。

其中，在上述步骤S2中，第一环形器21为三端口环形器，经扰偏器15扰偏后的探测光经第一环形器21的1端口进入2端口注入OPGW光缆22并在光缆22中产生频率为ν₀-ν_B的第一背向自发布里渊散射信号，第一背向自发布里渊散射信号从3端口输出进入光电探测单元40。

其中，在上述步骤S3中，偏振控制器31用于降低由于偏振引起的噪声，第二环形器32为三端口环形器，参考光由第二环形器32进入一个由隔离器35、第二耦合器34、普通单模光纤33组成的环形腔，参考光通过普通单模光纤33，返回来的布里渊散射光经过隔离器35进入分束比为80：20的第二耦合器34，从第二耦合器34的20%端口输出的布里渊光经移频器36对光的频率进行微调，产生频率为ν₀-ν_L的第二背向自发布里渊散射光入射到分束比为50：50的第三耦合器41的一个分臂。在传感光纤中，第一自发布里渊散射信号经第一环形器21的第三个端口输出后，进入50:50的第三耦合器41的另一个分臂。

其中，在上述步骤S4中，第二背向自发布里渊散射光与第一背向自发布里渊散射信号经第三耦合器41耦合，耦合光在平衡探测器42处相干，平衡探测器42探测器输出的电信号则为两者的差频ν_L-ν_B。

其中，上述步骤S5中，低通滤波器51滤除所述电信号的高频信号，得到在覆冰情况下0MHz~50MHz范围内的低频信号；数据采集卡52对低频信号进行模数转换，得到对应的数字信号；计算机53对数字信号进行处理得到自发布里渊信号，得到所述光缆不同位置的频移量。

进一步地，计算机53对数字信号进行处理得到自发布里渊信号，得到所述光缆不同位置的频移量，具体为：根据数字信号得到布里渊频谱，由于频谱的频移量与应力成线性关系，应力是由光缆及覆冰的重量共同产生的，可得到覆冰重量与频移的关系，再根据时间和空间的对应关系可以知道光纤中不同位置的布里渊频移情况，当某位置频移量超出阈值后便作出预警。

其中，布里渊频谱的频移量ν_B=2nV_a/λ₀，n、V_a、λ₀分别为光纤的折射率、声速和入射光波长；频移量与应力的线性关系为：

ν_B（T₀,ε）=(T₀,ε)(1+4.48Δε)，

其中，T₀为温度，ε为应力，Δε为应变；

基于应力分布曲线，利用OTDR技术对所述光缆覆冰位置进行定位。

需要说明的是，在普通单模光纤中，脉冲光对应的布里渊散射信号的谱宽一般为几十至上百兆赫兹，为了准确测量布里渊信号，理论上要求光源的线宽小于布里渊增益宽，否则会造成布里渊频移测量的不准确性。为了达到尽可能大的传感距离，光源的中心波长一般选在光纤的低损耗窗波段C波段，即1550nm附近，光路中通常需要用掺饵光纤放大器（EDFA）对探测光进行放大。由于光纤中受激布里渊散射等非线性现象的限制，入射光纤的光功率不能无限增大，理论上说，在不产生非线性现象的前提下，入射光功率越大越好。

需要说明的是，本实施例的光缆覆冰在线监测方案可以实时测量空间温度和应变分布，可以更好的指导人们掌握线路应力变化，为及时采取预防和除冰措施提供科学的依据，最大程度地减少灾害带来的损失。而且光纤传感抗电磁干扰能力强，与电网相结合，建立BOTDR输电线路覆冰在线监测网，测量距离范围可达几千米至几十千米，适合于长距离电缆的测量，空间定位可达米的数量级，特别适用于大范围多点测量的场合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置，其特征在于，包括：光源调制单元（10）、光纤传输单元（20）、参考光移频单元（30）、光电探测单元（40）和信号采集处理单元（50），光源调制单元（10）的光线发出端分别与光纤传输单元（20）和参考光移频单元（30）的光线接收端连接，光纤传输单元（20）和参考光移频单元（30）的光线发出端分别与光电探测单元（40）的光线接收端连接，光电探测单元（40）的光线发出端与信号采集处理单元（50）的光线接收端连接。

2.如权利要求1所述的全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置，其特征在于，所述光源调制单元（10）包括激光器（11）、第一耦合器（12）、调制器（13）、放大器（14）和扰偏器（15），第一耦合器（12）布置在激光器（11）的输出激光路径上以将激光器（11）发射的激光分为两路光进行传播，第一耦合器（12）分出来的一路光的传播路径上依次布置调制器（13）、放大器（14）和扰偏器（15）。

3.如权利要求2所述的全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置，其特征在于，所述光纤传输单元（20）包括第一环形器（21）和光缆（22），第一环形器（21）布置在所述光源调制单元（10）发出光线的传播路径上，第一环形器（21）发出的光线经光缆（22）返回背向布里渊散射光进入所述光电探测单元（40）。

4.如权利要求3所述的全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置，其特征在于，所述参考光移频单元（30）包括偏振控制器（31）、第二环形器（32）、光纤（33）、第二耦合器（34）、隔离器（35）和移频器（36）；所述第一耦合器（12）分出来的另一路光的传播路径上布置有偏振控制器（31）和第二环形器（32），光纤（33）、第二耦合器（34）以及隔离器（35）组成一个环形腔，该环形腔布置在第二环形器（32）发出的光线路径上，移频器（36）布置在该环形腔发出的光线路径上。

5.如权利要求4所述的全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置，其特征在于，所述光电探测单元（40）包括第三耦合器（41）和平衡探测器（42），第三耦合器（41）布置在所述第一环形器（21）发出的光线路径和移频器（36）发出光线路径的交点位置，第三耦合器（41）发出的耦合光在平衡探测器（42）处相干得到电信号。

6.如权利要求5所述的全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置，其特征在于，所述信号采集处理单元（50）包括低通滤波器（51）、数据采集卡（52）和计算机（53），所述平衡探测器（42）输出端与低通滤波器（51）输入端连接，低通滤波器（51）的输出端依次与数据采集卡（52）、计算机（53）连接。

7.如权利要求6所述的全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置，其特征在于，所述光缆（22）为内芯G652光纤的OPGW光缆，光纤（33）为G652的裸光纤，所述第一环形器（21）为三端口环形器，所述扰偏器（15）发出的光束经三端口环形器的1端口进入2端口注入OPGW光缆，OPGW光缆的输出经三端口环形器3端口输出与所述第三耦合器（41）连接。

8.如权利要求1-7任一项的全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置的控制方法，其特征在于，包括：

光源调制单元（10）对激光进行处理得到一束脉冲光和一束参考光，并分别进入光纤传输单元（20）和参考光移频单元（30）；

光纤传输单元（20）对脉冲光转换得到频率为ν₀-ν_B的第一背向布里渊散射光进入光电探测单元（40）；

参考光移频单元（30）对参考光转换得到频率为ν₀-ν_L的第二背向自发布里渊散射光进入光电探测单元（40）；

光电探测单元（40）对第一背向布里渊散射光和第二背向布里渊散射光进行耦合处理，并将耦合得到的光信号转换为电信号；

信号采集处理单元（50）对电信号进行处理得到自发布里渊信号，以得到光纤传输单元（20）中的光缆不同位置的布里渊频移量，实现对光缆覆冰位置的定位。

9.如权利要求8所述的全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置的控制方法，其特征在于，所述信号采集处理单元（50）对电信号进行处理得到自发布里渊信号，以得到光纤传输单元（20）中的光缆不同位置的布里渊频移量，包括：

低通滤波器（51）滤除所述电信号的高频信号，得到在覆冰情况下0MHz~50MHz范围内的低频信号；

数据采集卡（52）对低频信号进行模数转换，得到对应的数字信号；

计算机（53）对数字信号进行处理得到自发布里渊信号，得到所述光缆不同位置的频移量。

10.如权利要求9所述的全分布式OPGW光缆覆冰在线监测装置的控制方法，其特征在于，所述计算机（53）对数字信号进行处理得到自发布里渊信号，得到所述光缆不同位置的频移量，包括：

对所述数字信号进行处理得到布里渊频谱的频移量ν_B，其中，ν_B=2nV_a/λ₀，n、V_a、λ₀分别为光纤的折射率、声速和入射光波长；

根据布里渊频谱的频移量与应力的线性关系得到应力分布曲线，曲线表现形式为：

ν_B（T₀,ε）=(T₀,ε)(1+4.48Δε)，

其中，T₀为温度，ε为应力，Δε为应变；

基于应力分布曲线，利用OTDR技术对所述光缆覆冰位置进行定位。

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