專利名稱：一種基于fbg的新型電力電纜導(dǎo)體溫度測量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于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)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
I電纜導(dǎo)體溫度是電纜的一個關(guān)鍵參數(shù)，試驗或運(yùn)行時必須要對導(dǎo)體溫度進(jìn)行實(shí)時測量。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，保證模塊不會因為電纜擊穿而損壞。本實(shí)用新型尋求解決過去傳統(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)時測量，又能保證電纜發(fā)生故障時，傳感器和測溫模塊不會受到損壞。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?；诤笙蚶⑸涞姆植际焦饫w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，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間間隔就可以計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；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，不會因為電纜故障產(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)時間短，在同一條檢測回路中可以布置多個探頭，從而實(shí)現(xiàn)對多個目標(biāo)溫度的快速準(zhǔn)確測量。有鑒于此，本實(shí)用新型 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。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型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，同時不會因為電纜故障產(chǎn)生的沖擊造成測量模塊損壞。本實(shí)用新型的技術(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，不會因為電纜故障產(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。本實(shí)用新型的有益效果是 :本實(shí)用新型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，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，不會因為電纜故障產(chǎn)生的沖擊造成測量模塊損壞。本實(shí)用新型的優(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，不會因為電纜故障產(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)時間短，在同一條檢測回路中可以布置多個探頭，從而實(shí)現(xiàn)對多個目標(biāo)溫度的快速準(zhǔn)確測量。

圖1是本實(shí)用新型的基于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是本實(shí)用新型的基于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)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價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，本實(shí)用新型的一種基于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，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。
在本實(shí)用新型的具體實(shí)施步驟中，應(yīng)當(dāng)首先進(jìn)行傳感器的封裝制作。本實(shí)用新型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棉擦拭干凈。4.調(diào)制少量的AB膠，用牙簽蘸取AB膠，點(diǎn)于基體的內(nèi)室和外室的交接處，將陶瓷基體內(nèi)室與外室封堵開，防止后工序353ND膠流入基體內(nèi)室，同時也將光纖固定在陶瓷基體上,如圖2所示。5.等待5分鐘，待AB膠固化。6.將去涂覆層的光纖點(diǎn)上353ND膠+石英粉，點(diǎn)膠長度約3毫米，使裸纖被膠包住。7.光纖盤放入金屬盤中，放入100°C的高溫烤箱中，固化15分鐘。8.傳感器的封裝完畢后，用導(dǎo)熱膠將封裝好的光纖布拉格光柵固定在不銹鋼管探頭前端內(nèi)部，不銹鋼管探頭的外徑3.5mm、內(nèi)徑3mm、長度10cm。最后，將不銹鋼管探頭與FC型光接口尾纖連接在一起，完成傳感器的制作。FC型光接口的長度為5cm。 本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求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)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)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1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5c m。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于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。本實(shí)用新型的優(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，不會因為電纜故障產(chǎn)生的沖擊造成測量模塊損壞。采用陶瓷封裝，熱反應(yīng)時間短，在同一條檢測回路中可以布置多個探頭，從而實(shí)現(xiàn)對多個目標(biāo)溫度的快速準(zhǔn)確測量。
文檔編號G01K11/32GK203132737SQ20122062945
公開日2013年8月14日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者王保山, 彭超, 閻孟昆, 暢愛文, 甘維兵, 梁正波, 侯俊平, 侯曉娜, 龔劍 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司