[發明專利]一種基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器

有效

• 申請號: 202110685707.0
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113465775B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 劉明堯;吳依行
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01K11/3213
• 分類號: G01K11/3213
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 龔雅靜

1.一種基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：包括硅鋼片基體、溫度敏感支和磁場敏感支，所述溫度敏感支和所述磁場敏感支相鄰設置，多組所述溫度敏感支和磁場敏感支呈中心對稱分布在所述硅鋼片基體間；

所述溫度敏感支包括第一光纖、第一焊接金屬包層和第一感應金屬包層，所述第一光纖前段鍍有第一焊接金屬包層，后段鍍有第一感應金屬包層，所述第一焊接金屬包層通過焊接埋入所述硅鋼片基體內，所述第一感應金屬包層設在所述第一焊接金屬包層一側，所述第一感應金屬包層向所述硅鋼片基體內側露出，所述第一光纖上設有第一光纖光柵；

所述磁場敏感支包括第二光纖、第二焊接金屬包層和第二感應金屬包層，所述第二光纖前段鍍有第二焊接金屬包層，后段鍍有第二感應金屬包層，所述第二焊接金屬包層通過焊接埋入所述硅鋼片基體內，所述第二感應金屬包層設在所述第二焊接金屬包層一側，所述第二感應金屬包層向所述硅鋼片基體內側露出，所述第二光纖上設有第二光纖光柵。

2.根據權利要求1所述的基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：所述第一焊接金屬包層由金屬銅制成，且使用化學鍍以及電鍍技術包覆于所述第一光纖表面并通過焊接埋入硅鋼片基體。

3.根據權利要求1所述的基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：所述第一感應金屬包層由金屬銅制成，且使用化學鍍以及電鍍技術包覆于所述第一光纖表面，所述第一感應金屬包層內的所述第一光纖光柵通過熱膨脹效應致使中心波長漂移，進而檢測溫度變化。

4.根據權利要求1所述的基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：所述第二焊接金屬包層由金屬銅制成，且使用化學鍍以及電鍍技術包覆于所述第二光纖表面并通過焊接埋入硅鋼片基體。

5.根據權利要求1所述的基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：所述第二感應金屬包層由金屬鎳及其合金制成，且使用化學鍍以及電鍍技術包覆于所述第二光纖表面，所述第二感應金屬包層內的所述第二光纖光柵通過磁致伸縮效應使中心波長漂移，進而檢測磁場強度變化。

6.根據權利要求1所述的基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：所述硅鋼片基體切割有多個凹槽，每一所述溫度敏感支和每一所述磁場敏感支分別焊接在一個所述凹槽內。

7.根據權利要求6所述的基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：一片所述硅鋼片基體上的多個槽齒被切除，所述凹槽設在所述硅鋼片基體被切除的槽齒處，每一所述第一焊接金屬包層和每一第二焊接金屬包層分別焊接在一個所述凹槽內，所述第一感應金屬包層和第二感應金屬包層向所述硅鋼片基體內側露出。

8.根據權利要求7所述的基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：第一焊接金屬包層和第二焊接金屬包層的厚度為150～250μm。

9.根據權利要求7所述的基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：第一感應金屬包層和第二感應金屬包層的厚度為150～250μm，長度為4～6mm。

10.根據權利要求1所述的基于FBG的嵌入式電機溫度磁場傳感器，其特征在于：令溫度敏感支光纖光柵的中心波長為λ₁，磁場敏感支光纖光柵的中心波長為λ₂，則溫度敏感支光纖光柵和磁場敏感支光纖光柵的中心波長變化為：

Δλ₁＝K_ε1Δε₁+K_T1ΔT

Δλ₂＝K_ε2Δε₂+K_T2ΔT

其中：K_ε1為溫度敏感支傳感應變敏感系數；K_ε2為磁場敏感支傳感應變敏感系數；K_T1為溫度敏感支傳感溫度敏感系數；K_T2為磁場敏感支傳感溫度敏感系數；Δε₁和Δε₂分別為溫度敏感支光纖光柵和磁場敏感支光纖光柵的應變變化；ΔT為溫度敏感支與磁場敏感支所在位置溫度變化。