[發明專利]一種光纖溫度測量裝置的構建方法

無效

• 申請號: 200810021980.8
• 申請日: 2008-08-20
• 公開（公告）號: CN101344439A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 戴先中;丁煜函
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01K1/20;G06N3/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種光纖溫度測量裝置的構建方法，具體采用半導體吸收式光纖溫度傳感器加神經網絡逆動態補償器串聯構成光纖溫度測量裝置，適用于高壓電力設備的溫度測量，屬于溫度測量的技術領域。

背景技術

實時溫度測量對于保障電力設備安全運行起著至關重要的作用。但是對于高壓電力設備特別是萬伏以上的電力設備來說，由于高壓和強電磁環境的存在，對所使用的溫度傳感器提出了極高的要求，它要求溫度傳感器具有良好的絕緣性和抗電磁干擾的能力，同時具有較高的測量精度和較好的動態性能，因此常規的熱電阻等傳感器無法使用。

考慮到光纖的良好的絕緣性以及光不受工頻電磁場影響的特性，因此基于光傳輸的各種光纖溫度傳感器，就非常適合在這里使用。在各種光纖溫度傳感器中，半導體吸收式光纖溫度傳感器由于結構簡單，制造成本低且容易加工，因此最為實用。它利用半導體的光吸收隨溫度變化而變化的原理，以砷化鎵半導體作為敏感元件，以光纖作為傳輸介質，以紅外激光管和光電二極管分別作為光源和光電轉換元件構成。由于砷化鎵對紅外光的吸收程度隨著溫度升高而增加，透過砷化鎵的光強減小，因而通過檢測透過砷化鎵的光強，即可得到被測點溫度的信息。

但是，這種傳感器存在測量精度較低，響應滯后時間較長等問題。因此人們對這種傳感器作了各種改進，提出了諸如“雙光路參考法”，“雙光源參考法”等改進方案，取得了一定的成果。由于傳感器所采用的玻璃光纖或石英光纖價格較高，而這些改進方案都是從硬件上著手，會使設備非常復雜，并且使制造成本大為增加，不適合在很多常規的電力設備上的應用。而采用本發明的方法構建的光纖溫度測量裝置(由半導體吸收式光纖溫度傳感器和它的神經網絡逆動態補償器構成)可以在不增加硬件成本的情況下，通過軟件補償的方法，改善原有的光纖溫度傳感器的動態性能，提高測量精度。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供適用于高壓電力設備，并且具有較好的動態性能和測量精度以及較低的制造成本的一種光纖溫度測量裝置的構建方法。

技術方案：本發明的光纖溫度測量裝置，由半導體吸收式光纖溫度傳感器加神經網絡逆動態補償器串聯的方法構建。

半導體吸收式光纖溫度傳感器由一個紅外發射裝置，一片半導體砷化鎵片，兩條多模玻璃光纖(一條入射光纖，一條出射光纖)和一個光電轉換裝置組成。紅外發射裝置發出恒定的紅外光，進入入射光纖到砷化鎵片，并被砷化鎵片按照被測點溫度u進行強度調制，剩余的光通過出射光纖傳輸到光電轉換裝置，轉換成相應的光電轉換電壓y。

半導體吸收式光纖溫度傳感器的動態方程為f(y,y·,u)=0.]]>根據逆系統理論，可得到逆系統動態補償器的動態方程為u^=q(y,y·).]]>

其中，u表示被測溫度，y表示光電轉換電壓，表示光電轉換電壓的導數，表示逆系統動態補償器的輸出，即動態補償結果，f表示半導體吸收式光纖溫度傳感器所滿足的函數關系，q表示逆系統動態補償器所滿足的函數關系，f和q都是靜態的非線性函數。