在高壓電勢(shì)下的溫度測(cè)量的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用電子溫度傳感器在高壓電勢(shì)下進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置，該電子溫度傳感器測(cè)量光學(xué)電流互感器的溫度并且由光源提供電能。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)電流互感器自很長(zhǎng)一段時(shí)間已公知。通常，電流互感器被理解為測(cè)量變換器，其具有用于無(wú)電勢(shì)地測(cè)量交流電流的傳感器探頭。光學(xué)電流互感器被用于測(cè)量法拉第效應(yīng)。法拉第效應(yīng)描述了線性偏振的電磁波在穿過(guò)透明介質(zhì)時(shí)的偏振旋轉(zhuǎn)，其中在該透明介質(zhì)上施加了平行于波的傳播方向的時(shí)間上恒定的磁場(chǎng)。
[0003]光學(xué)電流互感器也越來(lái)越多地被應(yīng)用于高壓電勢(shì)。這種光學(xué)電流互感器例如在DE198 02 191 B4 中公開(kāi)。
[0004]法拉第效應(yīng)一般與溫度相關(guān)，因?yàn)槠癫ǖ男D(zhuǎn)取決于透明介質(zhì)的材料特性，并且隨溫度變化。如果在評(píng)估測(cè)量時(shí)不考慮溫度相關(guān)性，則在確定交流電流測(cè)量值時(shí)會(huì)造成測(cè)量錯(cuò)誤。為了消除這種測(cè)量錯(cuò)誤，按照現(xiàn)有技術(shù)執(zhí)行在高壓電勢(shì)下的附加溫度測(cè)量。在此，該溫度測(cè)量既可以是電子式地，也可以是光學(xué)式地進(jìn)行。
[0005]光學(xué)溫度傳感器例如是基于纖維-布拉格-光柵(Faser-Bragg-Gitter)的傳感器。還已知具有起溫度相關(guān)的光學(xué)波帶邊緣濾波器作用的半導(dǎo)體元件的傳感器或者利用溫度相關(guān)的晶體焚光衰變時(shí)間的傳感器。光學(xué)溫度傳感器的缺點(diǎn)在于相對(duì)于電子傳感器更高的復(fù)雜度。
[0006]按照現(xiàn)有技術(shù)，電子溫度傳感器是借助微處理器實(shí)施的數(shù)字傳感器。這種基于數(shù)字信號(hào)處理的溫度傳感器需要高的運(yùn)行電壓，其處于幾伏特的范圍。另外，還必須持續(xù)提供足夠的電能。
[0007]為了滿足電能需要，在高壓電勢(shì)下數(shù)字地測(cè)量溫度的情況下已知借助光波導(dǎo)供能以完成測(cè)量任務(wù)的傳感器。在此，從地面站借助光波導(dǎo)向光學(xué)電流互感器傳導(dǎo)高功率激光的光。典型地，使用功率處于10mW至500mW范圍內(nèi)的高功率激光，以便為數(shù)字溫度測(cè)量提供充足的能量。在電流互感器或溫度傳感器內(nèi)具有由多個(gè)光接收器組成的裝置，這些光接收器將激光的光轉(zhuǎn)換成用于運(yùn)行數(shù)字溫度傳感器的電能。在完成測(cè)量任務(wù)之后，測(cè)量信號(hào)經(jīng)另一光波導(dǎo)被傳輸回到地面站。由于所使用的激光需要高的光學(xué)功率，必須始終提供足夠的運(yùn)行安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，實(shí)現(xiàn)一種用于在高壓電勢(shì)下利用電子的溫度測(cè)量的、用于光學(xué)電流互感器的裝置，其中溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠并且在電子溫度測(cè)量中具有低能量需求。
[0009]該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的裝置解決。在其從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的有利構(gòu)造和擴(kuò)展。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的用于在高壓電勢(shì)下測(cè)量溫度的裝置包括:在高壓電勢(shì)下的光學(xué)電流互感器；電子溫度傳感器，用于測(cè)量電流互感器的溫度；剛好一個(gè)光電二極管；第一光波導(dǎo)，用于將光從第一光源傳輸?shù)焦怆姸O管；以及第二光波導(dǎo)，用于將測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)降孛嬲尽?br>[0011]按照本發(fā)明，通過(guò)一個(gè)光電二極管提供為運(yùn)行電子溫度傳感器所需的能量。為提供能量，優(yōu)選使用由第一光波導(dǎo)從第一光源向光電二極管傳輸?shù)墓?。通過(guò)使用剛好一個(gè)光電二極管可使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，因?yàn)闇p少了器件的數(shù)量。
[0012]在一種優(yōu)選構(gòu)造中，電子溫度傳感器是具有溫度感應(yīng)電阻的振蕩電路。振蕩電路的固有頻率/共振頻率取決于其主要通過(guò)溫度感應(yīng)電阻決定的阻尼。振蕩電路的固有頻率一般隨阻尼升高而降低。如果溫度感應(yīng)電阻由于電流互感器的溫度而改變電阻值，則固有頻率移動(dòng)。因此，固有頻率是溫度的一個(gè)測(cè)度。
[0013]該提到的類(lèi)似的實(shí)施方式特別有利于，為此需要相對(duì)于數(shù)字測(cè)量更少的能量需求。因此可以通過(guò)一個(gè)光電二極管滿足對(duì)于電能的需求。
[0014]在一種特別有利的構(gòu)造中，在振蕩電路的電流回路中安裝第二光源，特別是LED。由此，第二光源周期性地以與振蕩電路的固有頻率對(duì)應(yīng)的頻率發(fā)光。振蕩電路的固有頻率取決于溫度，從而第二光源的頻率表示所測(cè)量溫度的一個(gè)模擬的測(cè)度。于是，可以將第二光源的光學(xué)模擬信號(hào)經(jīng)第二光波導(dǎo)傳輸?shù)降孛嬲尽?br>[0015]電子溫度傳感器優(yōu)選具有用于存儲(chǔ)電能的能量存儲(chǔ)器。第一光源的光從光源被傳導(dǎo)到光電二極管，該光電二極管利用這些光產(chǎn)生電能。由光電二極管產(chǎn)生的電能優(yōu)選被存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)器中。由此可以將第一光源構(gòu)造為低功率的光源。在一種優(yōu)選構(gòu)造中，能量存儲(chǔ)器是電容器或蓄電池，其中特別優(yōu)選是電容器。其優(yōu)點(diǎn)特別在于，電容器使得可以按照時(shí)間間隔進(jìn)行溫度測(cè)量。由此降低電能消耗，因?yàn)閷?duì)于溫度測(cè)量，例如每分鐘測(cè)量一次已足以。
[0016]在一種優(yōu)選擴(kuò)展中，第一光源的光功率小于或等于5mW。特別優(yōu)選是小于或等于ImW的功率。由此可以通過(guò)低功率級(jí)別給溫度傳感器供能。如果低功率不能足夠滿足測(cè)量任務(wù)，則可以有利地使用在能量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)直到提供足夠的能量。適合使用處于400nm至700nm可見(jiàn)光范圍內(nèi)的激光作為第一光源。如果所使用的激光的功率低于lmW，則該激光屬于第二激光保護(hù)種類(lèi)。因此，不需要特別的預(yù)防措施。由此也可以顯著簡(jiǎn)化處理。
[0017]在一種優(yōu)選構(gòu)造中，第一光源被構(gòu)造為L(zhǎng)ED。特別有利的是，該LED價(jià)格便宜，然而卻能夠提供足夠的能量給溫度傳感器供能或者填充能量存儲(chǔ)器。
[0018]溫度傳感器可以被集成在光學(xué)電流互感器中。優(yōu)選直接鄰近電流互感器的傳感器探頭。由此可以明顯更好地抵消法拉第效應(yīng)的溫度相關(guān)性。
[0019]在一種特別優(yōu)選的擴(kuò)展中，溫度傳感器使用光學(xué)電流互感器的已經(jīng)存在的光波
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[0020]溫度傳感器的第一和第二光波導(dǎo)可以是標(biāo)準(zhǔn)多模式光波導(dǎo)。特別是可以使用芯直徑處于50 μπι至62 μπι范圍的光波導(dǎo)。即使利用這種小的芯直徑還是能夠?yàn)檫\(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器提供足夠的能量。
【附圖說(shuō)明】
[0021]以下借助優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖描述本發(fā)明，其中:
[0022]圖1示出了用于在高壓電勢(shì)下對(duì)光學(xué)電流互感器進(jìn)行模擬的溫度測(cè)量的裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1示出了用于在高壓電勢(shì)下進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置1，包括光學(xué)電流互感器2、電子溫度傳感器4、第一和第二光波導(dǎo)6、8和第一發(fā)光二極管10，該光電二極管位于地面站24內(nèi)。另外，溫度傳感器4包括剛好一個(gè)光電二極管12、電容器14、控制單元16和振蕩電路18。此外第二 LED 20和溫度感應(yīng)電阻22位于振蕩電路18的電流回路中。在此，溫度感應(yīng)電阻22例如可以是熱敏電阻、PT100、熱敏元件或半導(dǎo)體傳感器。
[0024]第一發(fā)光二極管10的光經(jīng)過(guò)第一光波導(dǎo)6被傳導(dǎo)到電子溫度傳感器4內(nèi)的光電二極管12。光波導(dǎo)6、8優(yōu)選可以是標(biāo)準(zhǔn)多模式光波導(dǎo)或者200/220 μ m硬包層二氧化娃(Hard-Cladding-Silica)光波導(dǎo)。特別優(yōu)選是具有50 μπι或62 μπι芯直徑的標(biāo)準(zhǔn)多模式光波導(dǎo)。第一發(fā)光二極管10具有小于或等于5mW的低功率。特別優(yōu)選是小于或等于ImW的功率。這種低功率典型地不夠用于光學(xué)電流互感器2的溫度測(cè)量，從而在光電二極管12中產(chǎn)生的電能對(duì)于由控制單元16確定的時(shí)間段被存儲(chǔ)在電容器14中。在填充電容器14期間，第一發(fā)光二極管10持續(xù)運(yùn)行?？刂茊卧?6決定何時(shí)所存儲(chǔ)的電能足夠完成測(cè)量任務(wù)并且然后將在電容器14中存儲(chǔ)的電能提供給振蕩電路18以進(jìn)行溫度測(cè)量。例如每分鐘進(jìn)行一次電容器14的放電足以。
[0025]特別優(yōu)選地，借助振蕩電路18模擬地、并由此節(jié)能地處理溫度測(cè)量。振蕩電路18的固有頻率取決于溫度感應(yīng)電阻22。以振蕩電路18的電壓運(yùn)行第二 LED 20。由此，該第二 LED周期性地隨著振蕩電路18的溫度相關(guān)的固有頻率發(fā)光。第二 LED 20的頻率因此是對(duì)于電流互感器2的溫度的一種測(cè)度。然后，借助第二光波導(dǎo)8將第二 LED 20的周期性的光傳輸?shù)降孛嬲?4。
[0026]如果通過(guò)使用微處理器數(shù)字地實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，則光電二極管12的電壓典型地不足以完成測(cè)量任務(wù)。因此，適合采用升壓變換器來(lái)提高電壓。
[0027]—般也可以借助第二光波導(dǎo)8將溫度測(cè)量信號(hào)作為脈寬調(diào)制的光學(xué)信號(hào)傳導(dǎo)到地面站24。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于在高壓電勢(shì)下測(cè)量溫度的裝置(1)，包括: -在高壓電勢(shì)下的光學(xué)的電流互感器(2)， -電子的溫度傳感器(4)，用于測(cè)量所述電流互感器(2)的溫度， -第一光波導(dǎo)出)，用于給所述電子的溫度傳感器(4)提供能量， -第二光波導(dǎo)(8)，用于所述電子的溫度傳感器(4)的測(cè)量信號(hào)到地面站(24)的數(shù)據(jù)傳輸， -和第一光源(10)， 其特征在于， 所述電子的溫度傳感器(4)包括剛好一個(gè)光電二極管(12)，并且所述第一光波導(dǎo)(6)被構(gòu)造用于將光源(10)的光輸送到光電二極管(12)。2.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，所述溫度傳感器(4)被構(gòu)造為電學(xué)的振蕩電路(18)，其中所述振蕩電路(18)包括溫度感應(yīng)電阻(22)。3.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，所述振蕩電路(18)包括第二光源(20)，特別是LED。4.按照權(quán)利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述電子的溫度傳感器(4)包括至少一個(gè)能量存儲(chǔ)器(14)，用于存儲(chǔ)電能。5.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，所述第一光源(10)的光功率小于等于5mW，特別是小于等于lmW。6.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，所述第一光源(10)是LED。7.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，所述溫度傳感器(4)集成在所述電流互感器(2)的傳感器探頭內(nèi)。8.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，所述第一和第二光波導(dǎo)(6,8)被構(gòu)造為標(biāo)準(zhǔn)多模式光纖。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種在高壓電勢(shì)下進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置。通過(guò)剛好一個(gè)光電二極管提供用于對(duì)光學(xué)電流互感器進(jìn)行溫度測(cè)量的能量。通過(guò)光源的光供應(yīng)該光電二極管，其中所述光源的光經(jīng)過(guò)光波導(dǎo)被傳導(dǎo)到光電二極管。
【IPC分類(lèi)】G01K7/24, G01K7/20
【公開(kāi)號(hào)】CN105247328
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480030361
【發(fā)明人】M.里克特, M.威爾施
【申請(qǐng)人】西門(mén)子公司
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2014年5月16日
【公告號(hào)】CA2914238A1, DE102013210297A1, EP2986960A1, US20160109302, WO2014195109A1