本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，它由光纖布拉格光柵、陶瓷基體、不銹鋼管探頭、FC型光接口尾纖組成，其特征在于：將光纖布拉格光柵經(jīng)過預(yù)拉伸和固化后，用耐高溫膠封裝固定于陶瓷基體的凹槽內(nèi)，封裝完成后將包含光纖布拉格光柵的陶瓷基體用導(dǎo)熱膠固定在不銹鋼管探頭前端內(nèi)部，不銹鋼管探頭尾端與FC型光接口尾纖連接在一起。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于溫度測量和傳輸采用光纖，抗電磁干擾能力強(qiáng)，溫度傳感器、傳輸和測量模塊不受電信號干擾，不會(huì)因?yàn)殡娎|故障產(chǎn)生的沖擊造成測量模塊損壞。采用陶瓷封裝，熱反應(yīng)時(shí)間短，在同一條檢測回路中可以布置多個(gè)探頭，從而實(shí)現(xiàn)對多個(gè)目標(biāo)溫度的快速準(zhǔn)確測量。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，屬于電力電纜導(dǎo)體溫度測量
技術(shù)介紹
I 電纜導(dǎo)體溫度是電纜的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，試驗(yàn)或運(yùn)行時(shí)必須要對導(dǎo)體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。過去采用T型熱電偶和傳統(tǒng)測溫模塊進(jìn)行導(dǎo)體溫度測量，這種方式的缺點(diǎn)在于電纜在擊穿瞬間，同一條電纜上各個(gè)熱電偶間存在電位差，造成與之連接的溫度采集模塊損壞。因此，改進(jìn)傳統(tǒng)的導(dǎo)體測溫方式，采用新型可靠的溫度測量方式，具有重要意義。新型溫度測量方式應(yīng)對溫度采集模塊采取必要的保護(hù)措施，保證模塊不會(huì)因?yàn)殡娎|擊穿而損壞， 本專利技術(shù)尋求解決過去傳統(tǒng)溫度傳感器和測溫模塊容易大批量損壞的問題。這種新型溫度傳感器和測溫系統(tǒng)，要求既能實(shí)現(xiàn)溫度精確、實(shí)時(shí)測量，又能保證電纜發(fā)生故障時(shí)，傳感器和測溫模塊不會(huì)受到損壞。2電力電纜導(dǎo)體溫度測量系統(tǒng)現(xiàn)狀 現(xiàn)有的電力電纜溫度測量系統(tǒng)，從工作原理上來區(qū)分，主要有電信號傳感器和光信號傳感器兩大類。電信號傳感器包括傳統(tǒng)的熱電偶和熱電阻傳感器以及特殊的半導(dǎo)體傳感器等類型；而光信號傳感器主要有基于后向拉曼散射原理的分布式光纖測溫系統(tǒng)和基于光纖光柵原理的測溫系統(tǒng)兩種類型。電信號傳感器的工作原理是利用常規(guī)的感溫器件把溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號來進(jìn)行測溫。基于后向拉曼散射的分布式光纖測溫系統(tǒng)的工作原理主要是根據(jù)入射光在光纖內(nèi)通過時(shí)，由于光纖本體所處的溫度不同而引起該處的光線散射率不同，進(jìn)而影響光線發(fā)射端收到的散射光的強(qiáng)度發(fā)生變化，從而計(jì)算出該處的溫度值。由于光線在光纖內(nèi)的傳播速度是一定的，因此根據(jù)發(fā)射端收到散射光的先后順序和時(shí)間間隔就可以計(jì)算出光纖本體沿線的溫度分布。從使用的角度來講，各種溫度傳感技術(shù)各有所長，例如傳統(tǒng)的電信號傳感器具有溫度測量精度高、反應(yīng)快的特點(diǎn)，但是電信號傳感器存在布線復(fù)雜、易損壞、系統(tǒng)維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)，且電信號傳感器不具備自檢功能，需要經(jīng)常校驗(yàn)；而采用光信號傳感器的后向拉曼散射技術(shù)可以對電纜沿線的溫度分布進(jìn)行測量，在長距離電纜溫度在線監(jiān)測方面具有一定的優(yōu)勢，但它對光源的要求特別高，光電監(jiān)測設(shè)備造價(jià)隨著電纜距離的增加而大幅度上升；采用光纖光柵原理的測溫技術(shù)有以下特點(diǎn)溫度測量和傳輸采用光纖，抗電磁干擾能力強(qiáng)，溫度傳感器、傳輸和測量模塊不受電信號干擾，不會(huì)因?yàn)殡娎|故障產(chǎn)生的沖擊造成測量模塊損壞。使用準(zhǔn)分子技術(shù)在光纖本體上制作的光纖光柵溫度傳感器的功能類似于點(diǎn)狀的電信號溫度傳感器，采用不銹鋼外殼或陶瓷封裝，熱反應(yīng)時(shí)間短，在同一條檢測回路中可以布置多個(gè)探頭，從而實(shí)現(xiàn)對多個(gè)目標(biāo)溫度的快速準(zhǔn)確測量。有鑒于此，本專利技術(shù)提供一種基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，以滿足工業(yè)應(yīng)用需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對狹小空間內(nèi)電纜導(dǎo)體溫度的快速、精確測量，同時(shí)不會(huì)因?yàn)殡娎|故障產(chǎn)生的沖擊造成測量模塊損壞。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是一種基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，它由光纖布拉格光柵、陶瓷基體、不銹鋼管探頭、FC型光接口尾纖組成，其特征在于將光纖布拉格光柵經(jīng)過預(yù)拉伸和固化后，用耐高溫膠封裝固定于陶瓷基體的凹槽內(nèi)，封裝完成后將包含光纖布拉格光柵的陶瓷基體用導(dǎo)熱膠固定在不銹鋼管探頭前端內(nèi)部，不銹鋼管探頭尾端與FC型光接口尾纖連接在一起。由此帶來的技術(shù)效果是采用拉伸式光纖布拉格光柵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的T型熱電偶作為感溫元件，具有以下特點(diǎn)拉伸式光纖布拉格光柵具有較好的線性度和較高的靈敏度，傳感器抗電磁干擾能力強(qiáng)，傳輸和測量模塊不受電信號干擾，不會(huì)因?yàn)殡娎|故障產(chǎn)生的沖擊造成測量模塊損壞。如上所述的基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，其特征在于所述陶瓷基體的形狀為圓柱形，直徑2. 5mm，采用高溫封裝技術(shù)將光纖布拉格光柵封裝在陶瓷基體的凹槽內(nèi)。如上所述的基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，其特征在于不銹鋼管探頭的外徑3. 5mm、內(nèi)徑3mm、長度10cm。如上所述的基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，其特征在于FC型光接口的長度為5cm。本專利技術(shù)的有益效果是本專利技術(shù)采用拉伸式光纖布拉格光柵傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的T型熱電偶作為溫度傳感器，具有以下特點(diǎn)拉伸式光纖布拉格光柵具有較好的線性度，其熱靈敏度為裸光纖光柵的3. 5倍，在保持良好線性度的同時(shí)，其測溫精度大大提高。傳感器抗電磁干擾能力強(qiáng)，傳輸和測量模塊不受電信號干擾，不會(huì)因?yàn)殡娎|故障產(chǎn)生的沖擊造成測量模塊損壞。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于溫度測量和傳輸采用光纖，抗電磁干擾能力強(qiáng)，溫度傳感器、傳輸和測量模塊不受電信號干擾，不會(huì)因?yàn)殡娎|故障產(chǎn)生的沖擊造成測量模塊損壞。使用準(zhǔn)分子技術(shù)在光纖本體上制作的光纖光柵溫度傳感器的功能類似于點(diǎn)狀的電信號溫度傳感器，采用陶瓷封裝，熱反應(yīng)時(shí)間短，在同一條檢測回路中可以布置多個(gè)探頭，從而實(shí)現(xiàn)對多個(gè)目標(biāo)溫度的快速準(zhǔn)確測量。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本專利技術(shù)的基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器的封裝工藝圖。具體實(shí)施例方式為了更好地理解本專利技術(shù)，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本專利技術(shù)的內(nèi)容，但本專利技術(shù)的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本專利技術(shù)作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。附圖中的符號說明:1、光纖布拉格光柵，2、陶瓷基體、3、不銹鋼管探頭，4、FC型光接口尾纖。如圖1所示，本專利技術(shù)的一種基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，它由光纖布拉格光柵1、陶瓷基體2、不銹鋼管探頭3、FC型光接口尾纖4組成。將光纖布拉格光柵I經(jīng)過預(yù)拉伸和固化后，用耐高溫膠封裝固定于陶瓷基體2的凹槽內(nèi)，封裝完成后將包含光纖布拉格光柵的陶瓷基體2用導(dǎo)熱膠固定在不銹鋼管探頭3前端內(nèi)部，不銹鋼管探頭尾端與FC型光接口尾纖4連接在一起。光纖布拉格光柵I的主要功能是實(shí)現(xiàn)被測電纜導(dǎo)體溫度的光信號傳感，并通過光纖將輸出信號傳遞至測量設(shè)備。陶瓷基體2的主要功能是通過調(diào)節(jié)光纖光柵的預(yù)松長度以使其到需要測量的溫度才開始被拉緊的方法，使得傳感器在需要的高溫下能有很高的靈敏度。不銹鋼管探頭3的主要功能是在最小化改變被測電纜結(jié)構(gòu)和熱場分布的同時(shí)，對電纜導(dǎo)體溫度進(jìn)行精確測量。FC型光接口尾纖4的主要功能是將布拉格光纖光柵測量出來的光信號傳輸至測量設(shè)備，從而計(jì)算出該處的溫度值。上述陶瓷基體2的形狀為圓柱型，外徑為2.5mm。采用封裝技術(shù)將光纖布拉格光柵I封裝于陶瓷基體2的凹槽內(nèi)，并用導(dǎo)熱膠將封裝好的包含布拉格光纖光柵I的陶瓷基體2固定在不銹鋼管探頭3內(nèi)部，不銹鋼管探頭3的外徑3.5mm、內(nèi)徑3mm、長度10cm。不銹鋼管探頭尾端與FC型光接口尾纖4連接在一起，F(xiàn)C型光接 口的長度為5cm。在本專利技術(shù)的具體實(shí)施步驟中，應(yīng)當(dāng)首先進(jìn)行傳感器的封裝制作。本專利技術(shù)采用的溫度傳感器采用布拉格光柵作為傳感材料，并按照下列方式進(jìn)行制作(參見圖2): 1.將陶瓷基體底部用雙面膠固定在金屬托盤上，將小銅環(huán)放于如圖2所示的位置。陶瓷基體的形狀為圓柱形，直徑2.5_。 2.將光纖光柵放入陶瓷基體凹槽內(nèi)，使光柵柵區(qū)處于基體內(nèi)室中間的位置，并用小銅環(huán)確定光柵的彎曲半徑，用水筆在陶瓷基體內(nèi)室和外室交接處標(biāo)記。 3.用剝纖鉗從標(biāo)記處向外剝離2 3毫米的涂覆層，并用蘸取酒精的無塵本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，它由光纖布拉格光柵、陶瓷基體、不銹鋼管探頭、FC型光接口尾纖組成，其特征在于：將光纖布拉格光柵經(jīng)過預(yù)拉伸和固化后，用耐高溫膠封裝固定于陶瓷基體的凹槽內(nèi)，封裝完成后將包含光纖布拉格光柵的陶瓷基體用導(dǎo)熱膠固定在不銹鋼管探頭前端內(nèi)部，不銹鋼管探頭尾端與FC型光接口尾纖連接在一起。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器，它由光纖布拉格光柵、陶瓷基體、不銹鋼管探頭、FC型光接口尾纖組成，其特征在于:將光纖布拉格光柵經(jīng)過預(yù)拉伸和固化后，用耐高溫膠封裝固定于陶瓷基體的凹槽內(nèi)，封裝完成后將包含光纖布拉格光柵的陶瓷基體用導(dǎo)熱膠固定在不銹鋼管探頭前端內(nèi)部，不銹鋼管探頭尾端與FC型光接口尾纖連接在一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FBG的新型電力電纜導(dǎo)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王保山，彭超，閻孟昆，暢愛文，甘維兵，梁正波，侯俊平，侯曉娜，龔劍，
申請(專利權(quán))人：中國電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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