[實(shí)用新型]一種實(shí)時(shí)檢測變壓器絕緣油中微水含量的光學(xué)傳感裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720849004.6
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN207020081U
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佟金廣;江麗;陳慧芳;何賽靈
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 忻明年

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)傳感裝置，具體是一種實(shí)時(shí)檢測變壓器絕緣油中微水含量的光學(xué)裝置。

背景技術(shù)

國外有關(guān)資料指出，變壓器的壽命實(shí)質(zhì)就是固體絕緣材料的壽命。水分對變壓器絕緣油的電性能和物理、化學(xué)性能均有很大的危害，從而使固體絕緣遭到永久的破壞。另外加快設(shè)備金屬部件腐蝕速度并且助長有機(jī)酸的腐蝕能力。目前，變壓器絕緣油微水檢測通常采用對變壓器油采樣，在實(shí)驗(yàn)室使用色譜分析法、卡爾·費(fèi)休試劑法或庫倫法對樣品進(jìn)行檢測。這些方法精度高，檢測下線可達(dá)百萬分之一，但存在化學(xué)試劑（吡啶）氣味臭、污染嚴(yán)重，標(biāo)準(zhǔn)試劑需要現(xiàn)配現(xiàn)用等缺點(diǎn)；更重要的是沒有實(shí)時(shí)監(jiān)控的能力，只能采用“定期換油”的方式來預(yù)防事故的發(fā)生，造成了大量的人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)。

表面等離子體共振傳感器（surface plasmon resonance sensor, 以下簡稱SPR傳感器）是一種利用激光和金屬表面等離子極化子（surface plasmonpolariton）的共振來實(shí)現(xiàn)對金屬表面的樣品進(jìn)行高精度傳感和分析的新型傳感器。金屬表面折射率的變化會引起激光和金屬表面等離子極化子的共振失配，共振失配會引起反射光強(qiáng)變化，強(qiáng)度性SPR傳感器就是通過檢測該光強(qiáng)變化來進(jìn)行傳感的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型針對現(xiàn)有的絕緣油微水檢測技術(shù)污染嚴(yán)重、操作不便以及無法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型的實(shí)時(shí)檢測絕緣油中微水含量的光學(xué)傳感裝置。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型包括激光光源、光強(qiáng)探測器、直角棱鏡和金屬膜，在直角棱鏡的斜邊上鍍有金屬膜，所述的金屬膜與待測的變壓器絕緣油接觸，所述的激光光源發(fā)出的激光從直角棱鏡的直角邊入射，經(jīng)過金屬膜反射后，從直角棱鏡的另一直角邊出射，并由光強(qiáng)探測器接收，通過反射率的變化確定絕緣油中微水含量。

本實(shí)用新型具有的有益效果是：

一方面，SPR傳感器裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小，能夠進(jìn)行原位、實(shí)時(shí)、精確地折射率變化檢測，能夠方便地安裝于變壓器油箱的多個(gè)需要監(jiān)控的點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、多點(diǎn)、精確地微水含量檢測。另一方面，SPR傳感器無需任何外加反引物，使用壽命長，可以重復(fù)使用，能夠節(jié)約成本并且對環(huán)境不造成任何污染。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述：

如圖1所示，用于實(shí)時(shí)檢測絕緣油中微水含量的光學(xué)傳感裝置包括激光光源1、光強(qiáng)探測器6、直角棱鏡2、金屬膜3。

將50nm左右厚的金屬膜鍍在直角棱鏡表面，將光源發(fā)出的入射光通過直角棱鏡打在金屬膜的下表面，在另一側(cè)利用光強(qiáng)探測器測量反射光強(qiáng)。將整個(gè)裝置安裝于變壓器油箱上，并且使金屬膜與絕緣油5相互接觸，從而形成“棱鏡-金屬膜-絕緣油”的多層結(jié)構(gòu)。當(dāng)絕緣油中微量水分4的含量發(fā)生變化時(shí)，絕緣油層的折射率會發(fā)生變化，折射率變化會引起金屬膜對入射光的反射率發(fā)生變化。一定大小的水分含量對應(yīng)固定的油水混合物折射率大小，因此通過測量金屬膜對入射光的反射率，即可得到此時(shí)的油水混合物中水分含量大小。通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控金屬膜的反射率變化，即可實(shí)現(xiàn)對絕緣油中微水含量的監(jiān)控。

本實(shí)施例中直角棱鏡材料為BK7，折射率為1.515。金屬膜采用金膜，厚度約為50nm。

本實(shí)用新型陳述了一種實(shí)時(shí)檢測變壓器絕緣油中微水含量的光學(xué)傳感裝置。利用SPR光學(xué)傳感裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對微水含量的多點(diǎn)、實(shí)時(shí)、精確檢測。利用這種光學(xué)傳感器進(jìn)行微水含量檢測，具有環(huán)保、成本低、能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)多點(diǎn)檢測等優(yōu)點(diǎn)。