[發明專利]一種基于非粘貼光纖光柵溫度傳感器的高溫超導體溫度監測裝置及方法

有效

• 申請號: 202110019293.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112834071B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 劉延超;尹立坤;吳云翼
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

1.采用基于非粘貼光纖光柵溫度傳感器的高溫超導體溫度監測裝置進行高溫超導體溫度監測方法，所述基于非粘貼光纖光柵溫度傳感器的高溫超導體溫度監測裝置包括光纖光柵溫度傳感器（3），所述光纖光柵溫度傳感器（3）直接嵌入待監測溫度的高溫超導體的樣本骨架內部；

所述光纖光柵溫度傳感器（3）封裝在保護套管的內部，并對其進行保護；

所述光纖光柵溫度傳感器（3）采用涂覆了具有大熱膨脹系數材料的光纖光柵溫度傳感器，并保證涂覆后的光纖光柵溫度傳感器的溫度靈敏度滿足液氮溫度運行區域內的測溫需求；

所述待監測溫度的高溫超導體包括高溫超導磁體和高溫超導帶材；

用于高溫超導磁體的在線溫度監測以及高溫超導帶材的失超機理和溫度傳播特性研究；

針對高溫超導磁體的在線溫度監測時，將光纖光柵溫度傳感器（3）嵌入進靠近高溫超導磁體線圈（2）內側的樣本骨架內，并實現對線圈磁場最大處，最容易出現失超現象的點的溫度進行監控；

針對高溫超導帶材的失超機理和溫度傳播特性研究時，嵌入到樣本骨架內的光纖光柵溫度傳感器（3）在實驗結束后能夠重復利用；

其特征在于，所述高溫超導體溫度監測方法：

進行高溫超導磁體溫度在線監測時，在高溫超導磁體制作過程中，將光纖光柵溫度傳感器（3）封裝在保護套管的內部，再將保護套管整體嵌入進磁體線圈骨架（1）的內部，并使得光纖光柵溫度傳感器（3）布置在靠近高溫超導磁體線圈（2）的一側，確保嵌入光纖光柵溫度傳感器（3）后的磁體線圈骨架（1）的表面沒有凸起，光纖光柵溫度傳感器（3）的數量及排列方式根據實際需求進行調整；

進行高溫超導帶材的失超機理和溫度傳播特性研究時，將具有毛細管封裝結構的第一光纖光柵溫度傳感器（6）嵌入到高溫超導帶材（5）的G10樣本骨架（4）內部，并確保嵌入第一光纖光柵溫度傳感器（6）后的G10樣本骨架（4）的表面沒有凸起；所述高溫超導帶材（5）沿著帶材邊緣粘貼固定到G10樣本骨架（4）上，且在粘貼固定前將高溫超導帶材（5）與第一光纖光柵溫度傳感器（6）接觸的位置涂抹導熱材料；為了保證實驗后第一光纖光柵溫度傳感器（6）能夠順利取出以便再次利用，第一光纖光柵溫度傳感器（6）與保護套管之間不做任何粘貼，且在G10樣本骨架（4）上設計光纖鋪設的專用通道；

在進行高溫超導帶材的失超機理和溫度傳播特性研究時，在所述G10樣本骨架上加工有凹槽（8），并在G10樣本骨架的四角位置加工有用于對骨架進行固定及電流引線連接的螺孔（9），凹槽（8）用于嵌入毛細管（10），毛細管（10）的內部封裝有用于測溫的光纖光柵溫度傳感器；

嵌入到毛細管（10）內部的光纖光柵溫度傳感器為多個，并呈交錯分布的方式，以實現利用多根光纖上的光纖光柵溫度傳感器實現交錯溫度分布測量的目的。

2.根據權利要求1所述采用基于非粘貼光纖光柵溫度傳感器的高溫超導體溫度監測裝置進行高溫超導體溫度監測方法，其特征在于：所述保護套管采用具有大熱導率的毛細管。

3.根據權利要求2所述采用基于非粘貼光纖光柵溫度傳感器的高溫超導體溫度監測裝置進行高溫超導體溫度監測方法，其特征在于：所述毛細管的內徑與光纖光柵溫度傳感器（3）的光纖外徑相配合，并保證兩者具有小的間隙，進而降低溫度測量時，高溫超導被測物和光纖光柵溫度傳感器之間的熱延遲。

4.根據權利要求1所述采用基于非粘貼光纖光柵溫度傳感器的高溫超導體溫度監測裝置進行高溫超導體溫度監測方法，其特征在于：針對高溫超導帶材的失超機理和溫度傳播特性研究時，采用多根刻有多個光纖光柵溫度傳感器的光纖串進行溫度測量，光纖串上的光纖光柵傳感器能夠交錯分布，實現測量區域內溫度的分布式測量。