一种测量变压器油温的探头式FBG温度传感器。本发明专利技术属于光电子测量器件技术领域。包括：大膨胀系数的聚合物增敏封装材料⑴、高温陶瓷⑵、石英封装⑶、紧固件连接接口⑷、连套管MIL-C-85723⑸、光纤插针连接头⑹、不锈钢外壳⑺、聚四氟乙烯套管⑻、光纤Bragg光栅⑼、引出光纤⑽。光纤Bragg光栅⑼和引出光纤⑽熔接相连后通过聚四氟乙烯套管⑻套住进行保护，用大膨胀系数的聚合物增敏材料⑴采用对光纤Bragg光栅⑼进行封装，外部用高温陶瓷⑵相包裹，再通过石英封装⑶将其紧密固定在不锈钢外壳⑺中，避免光纤Bragg光栅受到外界的挤压碰撞，提高了内部的稳定性。紧固件连接接口⑷方便与外接光纤相连。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量电力变压器油温的探头式FBG温度传感器，属于光电子测量
技术介绍
电力变压器是变电站的重要设备，是电力系统的枢纽环节，负担着电网的升压、降 压和电压调节等重任。近年来，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，用电需求量迅 速增长，电网的规模不断扩大，电压等级不断提高，变压器的单机容量不断增大，导致变压 器的故障率也随之增加。及时了解变压器的运行状况，对可能发生故障的部位进行检修，是 减少变压器故障率、提高变压器运行安全性的重要措施。传统的温度检测手段主要是热电 偶；局放检测依靠高频信号检测和压电陶瓷超声传感器；变压器油析出气体检测主要依靠 半导体或电化学传感器。上述电了检测技术都取得了不同程度的成功，但也存在局限性：包 括（1)受强电磁场和环境噪声干扰；（2)气体传感器选择性差等。（杜剑波，魏玉宾，刘统玉， 光纤传感技术在变压器状态检测中的应用研究，《电力系统保护与控制》，2008) 与本专利最接近的技术是鲁杨明，"电力变压器油温监测装置"《动力与电气工程》， 2013年6期刊。在该文献中提到设计了一种小型一体化的电力变压器油温测量装置，该装 置集钼电阻温度传感器、控制器、通讯单元于一体。该测温装置易受电磁、传输距离、导线电 阻等因素的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种探头式测量电力变压器油温的FBG温度传感器。实现对 变压器油温的实时在线监测，抗干扰性强，准确度高。 实现本专利技术的上述目的所采取的技术方案是：本传感器包括大膨胀系数的聚合物 增敏封装材料（1)、高温陶瓷（2 )、石英封装（3 )、紧固件连接接口（ 4 )、连套管MIL-C-85723 光纤插针连接头（6)、不锈钢外壳（7)、聚四氟乙烯套管（8)、光纤Bragg光栅（9)、引出 光纤（10)。光纤Bragg光栅（9)和引出光纤（10)熔接相连后通过聚四氟乙烯套管（8)套 住进行内部保护，用大膨胀系数的聚合物增敏封装材料（1)采用模具浇铸的方式对光纤 Bragg光栅（9)进行次封装，外部用高温陶瓷（2)相包裹，再通过石英封装（3)将其紧密固 定在不锈钢外壳（7)内部，避免光纤Bragg光栅收到来自外界的挤压碰撞，提高了内部的稳 定性。而紧固件连接接口（4)方便与外接光纤连接件相连，由于采用了大膨胀系数的聚合 物封装Bragg光栅，因此提高光纤光栅传感器的灵敏度。 光纤Bragg光栅温度传感器通过变压器的试验孔，插入到电力变压器的油中，确 保传感器能检测油浸式电力变压器油的温度。当油浸式电力变压器因接点接触不良、磁路 故障、导体故障等原因产生大量的热量，热量通过电力变压器油传递给不锈钢外壳，进而被 传递到包裹在高温陶瓷中的大膨胀系数的聚合物中光纤Bragg光栅，导致Bragg光栅反射 波长的移位，由于弹光效应和波导效应对光纤光栅的波长没有显著的影响，只通过光纤的 热膨胀效应和光纤热光效应，引起反射峰值波长的变化。所以通过与光纤光栅解码仪相连 检测光纤Bragg光栅的波长移位量，最终达到对电力变压器油的温度进行实时监测的目 的。 本专利技术技术的数学模型如下： 由于光纤Bragg光栅反射回来的峰值中心波长满足：采用大膨胀系数的聚合物进行模具浇铸的方式，可以对光纤Bragg光栅进行增敏封 装，设计制作高灵敏度的光纤Bragg光栅温度传感器。封装的目的再于外界温度变化能够 引起光纤Bragg光栅的栅格周期Λ发生变化，进而导致光栅的中心波长λ B发生漂移，实 现光纤Bragg光栅的温度传感。 再不受任何外力作用下，被封装的光纤Bragg光栅中心波长λ Β的移位量Λ λ Β与 外界温度变化量Ar的关系为：在（2)式中，α是光纤光栅的热膨胀系数，它的表达式ξ是光纤光栅的热 光系数，它的表达式为Pe是有效弹光系数，为封装材料的热膨胀系数，比例 系数Κ,是温度r的传感系数。在（3)式中，光纤Bragg光栅温度传感器中心波长移位量Λ λΒ与外界温度变化量 成线性关系。通过测量光纤Bragg光栅的中心波长移位△ λΒ可以计算出探头式测量变压 器油温的光纤Bragg光栅传感器此时的外界温度变化量Λ 7。 一般情况下对熔石英光纤来说，：通过选择不同 的大膨胀系数的封装聚合物材料，可以决定封装材料的热膨胀系数a s的大小，设计出具有 不同灵敏度大小的光纤Bragg光栅温度传感器。 本专利技术的有益效果是： 1、本传感器是利用光纤Bragg光栅测量变压器油的温度，由于光纤Bragg光栅是电绝 缘材料，具有抗电磁干扰、无电传输能力，适用于强电磁干扰情况下的变压器油温的测量。 2、通过选择不同的大膨胀系数的聚合物对光纤Bragg光栅进行封装，实现了此温 度传感器灵敏度的可调节。 3、采用多层封装技术，保证了光纤Bragg光栅不收应力、应变因素的影响。【附图说明】 图1为测量变压器油温的探头式FBG温度传感器的结构示意图。 图中各标号依次表示：（1)大膨胀系数的聚合物增敏封装材料（2)高温陶瓷（3)石 英封装（4)连接紧固件接口（5)连套管MIL-C-85723 (6)光纤插针连接头（7)不锈钢外壳 (8)聚四氟乙烯套管（9)光纤Bragg光栅（10)引出光纤。【具体实施方式】 光纤Bragg光栅（9 )和引出光纤（10 )熔接相连后通过聚四氟乙烯套管（8 )套住进 行内部保护，用大膨胀系数的聚合物增敏封装材料（1)采用模具浇铸的方式对光纤Bragg 光栅（9)进行次封装，外部用高温陶瓷（2)相包裹，再通过石英封装（3)将其紧密固定在不 锈钢外壳（7)内部，避免光纤Bragg光栅收到来自外界的挤压碰撞，提高了内部的稳定性。 而紧固件连接接口（4)方便与外接光纤连接件相连。 根据图1所示结构，封装光纤Bragg光栅： 1、光纤插针连接头的参数为：长度L=2mm，宽度D=lmm。 2、连套管MIL-C-85723的参数为：长度L=IOmm,宽度D=4mm。 3、不锈钢外壳的参数为：总体长度L=70mm，油温探头底端处外壳宽度Dl=4mm，紧 固件接口处底端处外壳宽度D2=12mm。 4、光纤Bragg光栅的技术参数为：中心波长λ Β=1550· 00mm。 5、用光纤光栅解码仪获取光纤Bragg光栅的中心波长移位量。【主权项】1. 一种测量变压器油温的探头式FBG温度传感器，其特征是：光纤Bragg光栅（9)和引 出光纤（10 )熔接相连后通过聚四氟乙烯套管（8 )套住进行内部保护，用大膨胀系数的聚合 物增敏封装材料（1)采用模具浇铸的方式对光纤Bragg光栅（9)进行次封装，外部用高温陶 瓷（2)相包裹，再通过石英封装（3)将其紧密固定在不锈钢外壳（7)内部，避免光纤Bragg 光栅收到来自外界的挤压碰撞，提高了内部的稳定性，而紧固件连接接口（4)方便与外接光 纤连接件相连，引出光纤（10 )从连套管MIL-C-85723 (5 )内的光纤插针连接头（6 )处引出， 最后完成光纤Bragg光栅温度传感器的整体封装。2. 根据权利要求1所述的测量变压器油温的探头式FBG温度传感器，其特征是：光纤 Bragg光栅温度传感器通过变压器的试验孔，插入到电力变压器的油中，确保传感器能检测 油浸式电力变压器的油的温度。【专利摘要本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量变压器油温的探头式FBG温度传感器，其特征是：光纤Bragg光栅（9）和引出光纤（10）熔接相连后通过聚四氟乙烯套管（8）套住进行内部保护，用大膨胀系数的聚合物增敏封装材料（1）采用模具浇铸的方式对光纤Bragg光栅（9）进行次封装，外部用高温陶瓷（2）相包裹，再通过石英封装（3）将其紧密固定在不锈钢外壳（7）内部，避免光纤Bragg光栅收到来自外界的挤压碰撞，提高了内部的稳定性，而紧固件连接接口（4）方便与外接光纤连接件相连，引出光纤（10）从连套管MIL‑C‑85723（5）内的光纤插针连接头（6）处引出，最后完成光纤Bragg光栅温度传感器的整体封装。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏飞，丁常富，胡明耀，代云洪，郝艳芳，黄伟，
申请(专利权)人：李鹏飞，
类型：发明
国别省市：河北;13
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