[發(fā)明專利]光纖型低溫漂自補償測溫裝置

無效

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• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102879127A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 李文田;張來保;殷小剛;劉景博;張鐵柱;張濤;王紅梅
• 申請（專利權）人: 保定市五星光纖傳感技術有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于在線監(jiān)測電力高壓接點和觸點溫度的裝置，屬測量技術領域。

背景技術

目前，利用光纖對高壓接點（觸點）進行溫度在線監(jiān)測的傳感器主要有三種，分別是光纖光柵式溫度傳感器、光纖分布式溫度傳感器和旋轉反射式光纖溫度傳感器。其中，光纖光柵式溫度傳感器通過測量反射光的波長間接測量溫度，其不足之處是除對溫度敏感外，對應力的變化也很敏感，影響了該傳感器在振動環(huán)境下的測量精度。同時該產品還存在結構復雜、應用成本較高等缺點；光纖分布式溫度傳感器通過測量光纖內布里淵散射波的強度實現溫度的測量，這種傳感器對工作光脈沖的功率和寬度的要求很高，系統比較龐大復雜，成本較高，維護難度較大；旋轉反射式光纖溫度傳感器由通過光纖連接的溫度傳感頭和光電轉換裝置組成，溫度傳感頭內設有與光纖相對且由雙金屬扭簧驅動的旋轉芯軸，旋轉芯軸與光纖相對的一端設置有半圓反射鏡，在光纖與旋轉芯軸之間設置有帶半圓孔的遮光片。當溫度發(fā)生變化時，雙金屬扭簧產生形變并通過旋轉芯軸帶動半圓反射鏡旋轉，使光電轉換裝置發(fā)射的可見光經光纖和半圓孔照射到半圓形反射鏡上再被反射回光電轉換裝置的部分發(fā)生變化，光電轉換裝置根據反射回來的光線判斷溫度值。這種溫度傳感器具有結構簡單、成本低廉等優(yōu)點，但現有旋轉反射式光纖溫度傳感器的光纖通過兩個活接頭與溫度傳感頭和定向耦合器相連，光纖與溫度傳感頭內旋轉芯軸的同軸度靠手工調節(jié)，導致其性能離散性非常大，傳感器互換性很差，而且活接頭的連接引起的插入衰減隨機性很大。此外，由于光電轉換裝置存在溫漂現象，導致旋轉反射式光纖溫度傳感器的測量數值受環(huán)境溫度的影響很大，嚴重時會因四季溫差的變化引發(fā)時段性誤報，因此操作人員不得不跟蹤修改參數的設定值，大大增大了該裝置的維護量。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足、提供一種結構簡單、成本低廉、性能穩(wěn)定、測量精度高、維護量小而且測溫器件可互換的光纖型低溫漂自補償測溫裝置。

本發(fā)明所稱問題是以下述技術方案實現的：

一種光纖型低溫漂自補償測溫裝置，構成中包括溫度傳感頭、光纖和光電轉換裝置，所述溫度傳感頭包括圓筒狀外殼、雙金屬扭簧和旋轉芯軸，所述外殼的一端由導熱片封堵，另一端套裝有光纖耦合帽；所述旋轉芯軸通過精密軸承與外殼同軸連接，其一端與固定在導熱片內側的雙金屬扭簧連接，另一端的端面上設置有半圓反射鏡；所述光纖的一端穿過光纖耦合帽并與旋轉芯軸上的半圓反射鏡相對，另一端通過光纖型定向耦合器與光電轉換裝置連接，在光纖與旋轉芯軸之間設置有帶半圓孔的遮光片。

上述光纖型低溫漂自補償測溫裝置，所述光電轉換裝置包括發(fā)光管、兩個光電管和兩個電阻，所述發(fā)光管的發(fā)光面朝向定向耦合器的光線入射口和第一光電管，其兩端接驅動電壓；第一光電管與第一電阻串聯連接后接電源電壓，第二光電管安裝在定向耦合器的光線出口，它與第二電阻串聯連接后接電源電壓，第一光電管與第一電阻的串接點同第二光電管與第二電阻的串接點之間輸出的溫度信號接信號處理器。

本發(fā)明采用中心軸對稱結構的溫度傳感頭，大大提高了產品的一致性和可互換性，增加了溫度測量的線性度和線性范圍。由于光纖與溫度傳感頭和光電轉換裝置實現了無縫連接，加之第一光電管輸出的參考電位的補償作用，使本測溫裝置具有極低的溫漂（﹤3‰），大大提高了系統的穩(wěn)定性和可靠性。第一光電管輸出的參考電位還自動補償了電源波動、元件老化、環(huán)境溫度等因素對測量結果的影響，提高了系統的可靠性和抗干擾能力。此外，通過監(jiān)測第一光電管輸出的參考電位還可以判斷發(fā)光管的老化程度，為提前更換發(fā)光管提供了數值依據。

本發(fā)明不僅結構簡單、成本低廉，而且具有溫漂小、抗干擾能力強、性能穩(wěn)定可靠、測量精度高、互換性好、維護量小等優(yōu)點，是一種理想的測溫裝置。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是溫度傳感頭的結構示意圖；

圖3是光電轉換裝置的結構示意圖；

圖4是光電轉換裝置的電原理圖。

圖中各標號為：1、溫度傳感頭；2、光纖；3、光電轉換裝置；4、定向耦合器；5、導熱片；6、雙金屬扭簧；7、旋轉芯軸；8、精密軸承；9、外殼；10、光纖耦合帽；11、遮光片；D0、發(fā)光管；D1、第一光電管；D2、第二光電管；R1、第一電阻；R2、第二電阻。

具體實施方式