[發明專利]基于MOS2膜片的光纖法珀式局部放電檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201811634295.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109490731A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 錢國超;彭慶軍;張知先;陳偉根;萬福;馬儀;程志萬;周仿榮;鄒德旭;黃星;洪志湖;劉光祺;顏冰
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開了一種基于MOS₂膜片的光纖法珀式局部放電檢測裝置及方法，該裝置包括第一激光器、第二激光器、第一波分復用器、法珀干涉腔、第二波分復用器及數據采集卡，其中，第一、二激光器分別與第一波分復用器的輸入端連接，第一波分復用器的輸出端與法珀干涉腔連接；法珀干涉腔包括MOS₂膜片與光纖，第一激光器通過光纖與MOS₂膜片連接；光纖內設有干涉腔，MOS₂膜片與光纖的端面固定連接，MOS₂膜片朝向光纖端面的一側設有金膜；第二波分復用器的輸入端與法珀干涉腔連接，其輸出端與數據采集卡連接。本申請提供的檢測裝置采用超薄的MOS₂膜片，在MOS₂膜片表面上鍍覆金膜，提高了膜片的反射率，極大地提高了檢測靈敏度。

技術領域

本申請涉及電氣設備在線監測技術領域，尤其涉及一種基于MOS₂膜片的光纖法珀式局部放電檢測裝置及方法。

背景技術

局部放電時絕緣介質中局部區域擊穿導致的放電現象，局部放電檢測是一種有效的電氣設備絕緣狀態評估方法。當介質中發生局部放電時，會產生電脈沖、電磁波、超聲波、光、局部過熱及一些新化學產物。通過檢測局部放電產生的超聲波信號，可以確定局部放電的存在并定位放電點。與傳統的壓電式傳感器相比，基于光纖傳感的局部放電傳感器具有響應頻帶寬、體積小、抗電磁干擾等優點。

基于光纖法珀干涉的局部放電傳感器是目前最常用且最有效的光纖局部放電傳感器，具有結構簡單、定位準確等優點。光纖法珀干涉腔由光纖端面、感應膜片、干涉腔壁面構成，超聲波通過引起感應膜片的振動，導致干涉相位和干涉強度發生變化，通過檢測反射光光強的變化，便可實現局部放電的檢測。在超聲波檢測領域，研究人員將重點投入到超薄感應膜片的研制中，選用的材料有石墨烯和MOS₂，這些材料可以實現納米級加工，使得超聲波檢測的靈敏度較傳統的硅或石英膜片提升了2-3個數量級。

但是，這些超薄材料普遍存在反射率低的問題，膜片的反射率決定了反射光的強度，是影響檢測靈敏度的重要因素，如此導致了傳感器靈敏度較低。

發明內容

本申請提供了一種基于MOS₂膜片的光纖法珀式局部放電檢測裝置及方法，以解決目前光纖法珀式局部放電傳感器檢測靈敏度較低的問題。

為了解決上述技術問題，本申請實施例公開了如下技術方案：

第一方面，本申請實施例公開了一種基于MOS₂膜片的光纖法珀式局部放電檢測裝置，包括第一激光器、第二激光器、第一波分復用器、法珀干涉腔、第二波分復用器及數據采集卡，其中，

所述第一激光器、所述第二激光器分別與所述第一波分復用器的輸入端連接，所述第一波分復用器的輸出端與所述法珀干涉腔連接；

所述法珀干涉腔包括MOS₂膜片與光纖，所述第一激光器通過所述光纖與所述MOS₂膜片連接；所述光纖內設有干涉腔，所述MOS₂膜片與所述光纖的端面固定連接，所述MOS₂膜片朝向所述光纖端面的一側設有金膜；

所述法珀干涉腔與所述第二波分復用器的輸入端連接，所述第二波分復用器的輸出端與所述數據采集卡連接。

可選的，所述MOS₂膜片的直徑為30μm，所述MOS₂膜片的厚度為10nm。

可選的，所述金膜的厚度為5nm。

可選的，所述干涉腔設置在所述光纖的端部，所述干涉腔的直徑為25μm，所述干涉腔的長度為40μm。

可選的，所述第一波分復用器與所述法珀干涉腔之間設有光纖耦合器，所述第一波分復用器、所述法珀干涉腔分別與所述光纖耦合器的兩端連接；