CN201000371Y - 带光纤光栅传感器的便携式电设备温度检测***及其传感器 - Google Patents

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孟凡勇
干耀生
周大川
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Abstract

一种带光纤光栅传感器的便携式电设备温度检测***及其传感器。便携式电设备温度检测***，由宽带光源与光隔离器、光耦合器的第一输出端、光接插件通过光纤依次串联连接，光耦合器的第二输出端与微电子信号解调处理装置、信号处理***通过光纤依次串联连接，光接插件的另一端连接被设置在环网柜上与环网柜内所安装的光纤光栅传感器相连的光接插件。传感器是在壳体的内部形成有凹槽，凹槽一侧形成有连通到壳体外部的引出口，凹槽内设置有光纤光栅，光纤光栅的入端和出端均从引出口引出到壳体外部。本实用新型可定期对环网开关柜设备接头进行实时巡回监测。根据设备运行状态，有的放矢地安排检修，提高供电可靠性，为配电运行可靠性管理提供了有效的技术手段。

Description

带光纤光栅传感器的便携式电设备温度检测***及其传感器
技术领域
本实用新型涉及一种传感技术领域，特别涉及一种能够提高温度检测***的可靠性，体积小，重量轻的带光纤光栅传感器的便携式电设备温度检测***及其传感器。
背景技术
光纤和光纤光栅传感器是近几年高速发展的新型传感器，光纤和光纤光栅传感器可集信息的传感与传输于一体，与传统的传感器相比它具有很多优势：如防爆，抗电磁干扰，抗腐蚀，抗震动，耐高温，体积小，重量轻，灵活方便，特别能在恶劣环境下使用。
由于气候、环境潮湿和空气中氧化作用，以及施工或检修工艺缺陷，环网开关柜设备接头的接触电阻逐渐变大，接头表面发热，造成接头温度增加的恶性循环，因此必须经常对环网开关柜进行温度检测。
由于环网开关柜分布分散，红外检测仪对于封闭式的开关柜检测很不方便，而且只能单点测量，价格昂贵。
中国专利03229855.2公开了一种利用温度调谐光纤光栅解调器，作为解调的光纤光栅被固定在一微型电阻加热器上，该微型电阻加热器与可控制的电源相联构成。
中国专利03229854.4是一种利用应变调谐光纤光栅解调器，其特点在于作为解调的光纤光栅由一移动的震动器轴向拉动光纤光栅。
中国专利200420028699.4公开了一种用波分复器解调的方法，这种解调***成本较高。
还有美国专利US7,729,347“基于线性边带滤波器法”US5,882,049“基于波长相关的偶合方法”US6,335,053“利用啁啾光栅解调的方法”。
习知的技术普遍存在的问题是设备体积大而重，操作复杂。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够提高温度检测***的可靠性，体积小，重量轻的带光纤光栅传感器的便携式电设备温度检测***及其传感器。
本实用新型所采用的技术方案是：一种带光纤光栅传感器的便携式电设备温度检测***及其传感器，其中光纤光栅传感器，包括有壳体，在壳体的内部形成有凹槽，凹槽的一侧形成有引出口并连通到壳体的外部，凹槽内设置有光纤光栅，光纤光栅的入端和出端均从引出口引出到壳体的外部，在壳体的中心形成有贯通的中心孔。所述的光纤光栅传感器壳体内部的凹槽的内壁为圆环形状，凹槽的外壁为网球拍的形状，其网球拍的手柄部构成连通凹槽到壳体外部的引出口。
由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，包括有宽带光源、光隔离器、光耦合器、光接插件、微电子信号解调处理装置、信号处理***以及光纤光栅传感器，其中，宽带光源通过光纤与光隔离器输入端相联、光隔离器的输出端通过光纤与光耦合器输入端相联，光耦合器的第一输出端通过光纤与光接插件连接，光耦合器的第二输出端与微电子信号解调处理装置、信号处理***通过光纤依次串联连接，光接插件的另一端用于连接被设置在环网柜上的与环网柜内所安装的光纤光栅传感器相连的光接插件。所述的光纤光栅传感器安装在被测环网柜内的电缆线端头上。所述的微电子信号解调处理装置包括有构成解调模块的可调滤波器和连接在可调滤波器输出端的标准光纤。
再一种由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，包括有宽带光源、光环行器、光接插件、微电子信号解调处理装置、信号处理***以及光纤光栅传感器，其中，宽带光源与光环行器的第一输出端、光接插件通过光纤依次串联连接，光环行器的第二输出端与微电子信号解调处理装置、信号处理***通过光纤依次串联连接，光接插件的另一端用于连接被设置在环网柜上的与环网柜内所安装的光纤光栅传感器相连的光接插件。所述的光纤光栅传感器安装在被测环网柜内的电缆线端头上。所述的微电子信号解调处理装置包括有构成解调模块的可调滤波器和连接在可调滤波器输出端的标准光纤。
本实用新型的带光纤光栅传感器的便携式电设备温度检测***及其传感器，可以定期对环网开关柜设备接头进行实时巡回监测。根据设备运行状态，有的放矢地安排检修，提高供电可靠性，为配电运行可靠性管理提供了有效的技术手段。本实用新型应用微电子信号解调处理装置可以使检测***极大地减小体积和减轻重量。每一个需要检测的环网柜都事先安装有光接插件，人机界面设置了每一个环网柜的编码，检测人员只要把便携式电器设备温度检测***的光接插件***被测环网柜的光接插件，按已编入的环网柜号就可以测得所需要数据，操作方便，接插件外部有防雨、防潮、防灰尘的小型金属机箱保护。
附图说明
图1本实用新型的光纤光栅温度传感器；
图2是本实用新型的整体结构示意图；
图3本实用新型主机结构示意图；
图4由本实用新型的微电子信号解调处理装置输出的波长信号。
其中：
1：宽带光源                    2：光隔离器
3：光耦合器                    3′：光环行器
4：光接插件                    5：光纤光栅传感器
6：微电子信号解调处理装置      7：信号处理***
8：壳体                        9：内壁
10：中心孔                     11：光纤保护套
12：凹槽                       13：外壁
14：引出口                     15：光纤光栅
具体实施方式
下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本实用新型的带光纤光栅传感器的便携式电设备温度检测***及其传感器。
如图1所示，本实用新型的光纤光栅传感器，包括有壳体8，在壳体8的内部形成有凹槽12，凹槽12的一侧形成有引出口14并连通到壳体8的外部，凹槽12内设置有光纤光栅15，光纤光栅15的入端和出端均从引出口14引出到壳体8的外部，并在壳体8的外部套有光纤保护套11，在壳体8的中心形成有贯通的中心孔10，通过此中心孔10将光纤光栅传感器5固定安装到被测环网柜内的电缆线端头。所述的光纤光栅传感器壳体8内部的凹槽12的内壁9为圆环形状，凹槽12的外壁13为网球拍的形状，其网球拍的手柄部构成连通凹槽12到壳体8外部的引出口14。
光纤光栅传感器5的形状根据触点的位置、形状，可以是圆形，针形和其它形状。本实施例采用圆形形状。根据测量温度的灵敏度可以对光纤光栅传感器5进行增敏封装。
本实用新型的由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，包括有宽带光源1、光隔离器2、光耦合器3、光接插件4、微电子信号解调处理装置6、信号处理***7以及光纤光栅传感器5，其中，宽带光源1通过光纤与光隔离器2输入端相联、光隔离器2的输出端通过光纤与光耦合器3输入端相联，光耦合器3的第一输出端通过光纤与光接插件4连接，光耦合器3的第二输出端与微电子信号解调处理装置6、信号处理***7通过光纤依次串联连接，光接插件4的另一端用于连接被设置在环网柜上的与环网柜内所安装的光纤光栅传感器5相连的光接插件。而光纤光栅传感器5是通过螺钉被安装在被测环网柜内的电缆线端头上，被测环网柜内的电缆线端头有几个，将要安装几个光纤光栅传感器5，各光纤光栅传感器5的相互连接是前一个的出端与下一个的入端相连如此串联连接，最后引出第一个光纤光栅传感器5的入端和最后一个光纤光栅传感器5的出端连接在设置在环网柜上的光接插件上。
本实用新型的由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，还可以是包括有：宽带光源1、光环行器3′、光接插件4、微电子信号解调处理装置6、信号处理***7以及光纤光栅传感器5，其中，宽带光源1与光环行器3′的第一输出端、光接插件4通过光纤依次串联连接，光环行器3′的第二输出端与微电子信号解调处理装置6、信号处理***7通过光纤依次串联连接，光接插件4的另一端用于连接被设置在环网柜上的与环网柜内所安装的光纤光栅传感器5相连的光接插件。而光纤光栅传感器5是通过螺钉被安装在被测环网柜内的电缆线端头上，被测环网柜内的电缆线端头有几个，将要安装几个光纤光栅传感器5，各光纤光栅传感器5的相互连接是前一个的出端与下一个的入端相连如此串联连接，最后引出第一个光纤光栅传感器5的入端和最后一个光纤光栅传感器5的出端连接在设置在环网柜上的光接插件上。
在上述两种由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***中：
所述的宽带光源1采用在专利号为200520123572.5和专利号为200520123571.0中所公开的装置，即为超小型宽带光源。本光源中设计有高精度的温度和电流控制，以保证超小型宽带光源的中心波长稳定性好于5ppm，输出功率稳定性高于500ppm。超小型宽带光源的中心波长为1550nm，3dB带宽为40nm的C波段或3dB带宽为80nm C+L波段的宽带光源，宽带光源输出光经光隔离器输出，光隔离器输出端于光耦合器或光环行器输入端相联；
所述的光隔离器2、光耦合器3、光环行器3′均为市场上出售的产品。而光接插件4采用型号为LC、SC、MU的产品；
所述的微电子信号解调处理装置6包括有构成解调模块的微电子机械可调滤波器、连接在可调滤波器输出端的高精度温度控制标准光纤。其中，解调模块即为市场上出售的微电子信号解调模块，标准光纤采用专利号为03202546.7所公开的装置，是由温度稳定控制和波长稳定封装而成超窄带光纤光栅。超窄带光纤光栅的3dB带宽小于2.5pm；
所述的信号处理***7包括有控制单元、显示单元、储存单元和打印单元。其显示单元可以是液晶显示屏和其它显示器件。
本实用新型的由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***还具有RS232接口。并安装有直流干电池供电，也可以用220伏交流电源。
技术原理：
布拉格峰值反射波长：
λB＝2neffΛ
式中：λB为Bragg波长(即光栅的反射波长)；Λ为光栅周期；neff为光纤材料的有效折射率
neffΛ是温度T和轴向应变ε的函数，因此布喇格波长的相对变化量可以写成：
Δλ/λB＝(α+ξ)ΔT+(1-Pe)ε
其中α、ξ分别是光纤的热膨胀系数和热光系数，其值α＝0.55×10-6，ξ＝8.3×10-6，即温度灵敏度大约是0.0136 nm/℃，(λ为1550nm)；Pe是有效光弹系数，大约为0.22，即应变灵敏度为0.001209nm/με。如果外力，利用上述关系式得到测量波长的变化量就可以测出温度的变化量
Δλ/ΔT＝αt
αt定义为该温度传感器的温度灵敏度，可由实验获得，由测量到的波长的变化量可计算出温度的变化t-t0：
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作任何简单修改、等同变化和修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种光纤光栅传感器，包括有壳体(8)，其特征在于，在壳体(8)的内部形成有凹槽(12)，凹槽(12)的一侧形成有引出口(14)并连通到壳体(8)的外部，凹槽(12)内设置有光纤光栅(15)，光纤光栅(15)的入端和出端均从引出口(14)引出到壳体(8)的外部，在壳体(8)的中心形成有贯通的中心孔(10)。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述的光纤光栅传感器壳体(8)内部的凹槽(12)的内壁(9)为圆环形状，凹槽(12)的外壁(13)为网球拍的形状，其网球拍的手柄部构成连通凹槽(12)到壳体(8)外部的引出口(14)。
3.一种由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，其特征在于，包括有宽带光源(1)、光隔离器(2)、光耦合器(3)、光接插件(4)、微电子信号解调处理装置(6)、信号处理***(7)以及光纤光栅传感器(5)，其中，宽带光源(1)通过光纤与光隔离器(2)输入端相联、光隔离器(2)的输出端通过光纤与光耦合器(3)输入端相联，光耦合器(3)的第一输出端通过光纤与光接插件(4)连接，光耦合器(3)的第二输出端与微电子信号解调处理装置(6)、信号处理***(7)通过光纤依次串联连接，光接插件(4)的另一端用于连接被设置在环网柜上的与环网柜内所安装的光纤光栅传感器(5)相连的光接插件。
4.根据权利要求3所述的由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，其特征在于，所述的光纤光栅传感器(5)安装在被测环网柜内的电缆线端头上。
5.根据权利要求3所述的由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，其特征在于，所述的微电子信号解调处理装置(6)包括有构成解调模块的可调滤波器和连接在可调滤波器输出端的标准光纤。
6.一种由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，其特征在于，包括有宽带光源(1)、光环行器(3′)、光接插件(4)、微电子信号解调处理装置(6)、信号处理***(7)以及光纤光栅传感器(5)，其中，宽带光源(1)与光环行器(3′)的第一输出端、光接插件(4)通过光纤依次串联连接，光环行器(3′)的第二输出端与微电子信号解调处理装置(6)、信号处理***(7)通过光纤依次串联连接，光接插件(4)的另一端用于连接被设置在环网柜上的与环网柜内所安装的光纤光栅传感器(5)相连的光接插件。
7.根据权利要求6所述的由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，其特征在于，所述的光纤光栅传感器(5)安装在被测环网柜内的电缆线端头上。
8.根据权利要求6所述的由光纤光栅传感器构成的便携式电设备温度检测***，其特征在于，所述的微电子信号解调处理装置(6)包括有构成解调模块的可调滤波器和连接在可调滤波器输出端的标准光纤。
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