全光纤电荷动能感知装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全光纤电荷动能感知装置，包括通过对接通道连接在一起的动态电荷采集阵列和电晕放电发生器。本发明专利技术提供的全光纤电荷动能感知装置具有响应快、精度高、制作简单、可拆卸的优点，能准确有效地测量携带动能的电荷对绝缘材料表面产生的冲击应力，并实现电晕放电位置的无源感知。电晕放电位置的无源感知。电晕放电位置的无源感知。

【技术实现步骤摘要】
全光纤电荷动能感知装置


[0001]本专利技术属于电荷动能测量
，涉及一种全光纤电荷动能感知装置。

技术介绍

[0002]电晕放电是一种局部的自持放电，容易在高压设备的表面发生，它可以加速绝缘材料的老化，进而影响电力系统的稳定运行。电晕放电会产生大量携带微小动能的电荷，不仅仅引起绝缘材料的化学腐蚀，还会对材料表面产生连续的冲击应力腐蚀，每次冲击都像一颗微型炸弹，爆炸性地释放出动能。
[0003]为保证高压绝缘设备准确、可靠、有效的运行，有必要检测电晕放电，并测量电荷所携带的动能。现有的测量设备，可以发现电晕放电的位置，但不能精准测量携带动能的电荷对绝缘材料表面产生的冲击应力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种全光纤电荷动能感知装置，采用该装置可以测量携带微小动能的电荷对绝缘材料表面产生的冲击应力，还能实现电晕放电位置的无源感知。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，全光纤电荷动能感知装置，包括通过对接通道连接在一起的动态电荷采集阵列和电晕放电发生器。
[0006]本专利技术的特点还在于：
[0007]动态电荷采集阵列包括阵列支架，对接通道位于阵列支架的中心处，对接通道为圆形结构，对接通道所在区域内均匀分布有五个大小相同的穿梭孔；对接通道所在区域上方设有阵列基座，阵列基座上均匀分布有五个大小相同的阵列定位孔，五个阵列定位孔与五个穿梭孔的位置恰好上下对应，五个阵列定位孔上分别设有五个电荷动能传感器。
[0008]每个电荷动能传感器包括中空圆柱状耦合固定架，耦合固定架内部采用激光焊接有定位块，定位块的中心处沿竖直方向设有下光学耦合器，下光学耦合器的中心处设有光信号递送通道，耦合固定架的上端端面沿水平方向设有电荷动能感知薄膜，电荷动能感知薄膜的下表面镀有上耦合膜，光信号递送通道穿过穿梭孔连接光学信号采集处理系统。
[0009]耦合固定架的形状、大小均与阵列定位孔大小相匹配；下光学耦合器的形状、大小均与定位块大小相匹配；下光学耦合器和上耦合膜之间形成光耦合腔。
[0010]电荷动能感知薄膜为聚酰亚胺薄膜。
[0011]本专利技术的有益效果是，本专利技术的电荷动能传感器可以检测携带微小动能的电荷对绝缘材料表面产生的冲击应力，并将不同位置的冲击应力信号转化为光学信号；本专利技术的电荷动能感知薄膜具有良好的机械性、高的介电常数、稳定性等，结合光学测量技术，可以瞬时测得电荷动能感知薄膜受电荷冲击产生的pm级形变，从而达到量化冲击应力的目的；本专利技术提供的一种全光纤电荷动能感知装置具有响应快、精度高、制作简单、可拆卸的优点，能实现电晕放电位置的无源感知，并准确有效地测量电荷对绝缘材料表面产生的冲击应力。
附图说明
[0012]图1是本专利技术全光纤电荷动能感知装置的剖视示意图；
[0013]图2是本专利技术全光纤电荷动能感知装置中动态电荷采集阵列的立体示意图；
[0014]图3是本专利技术全光纤电荷动能感知装置中动态电荷采集阵列的阵列支架立体示意图；
[0015]图4是本专利技术全光纤电荷动能感知装置中动态电荷采集阵列的阵列基座立体示意图；
[0016]图5是本专利技术全光纤电荷动能感知装置中电荷动能传感器剖视示意图；
[0017]图6是本专利技术全光纤电荷动能感知装置中五个电荷动能感知试验的输出波形图；
[0018]图7是本专利技术全光纤电荷动能感知装置中电晕放电的电场仿真图。
[0019]图中，1.阵列支架，2.阵列基座，3.电荷动能传感器I，4.穿梭孔，5.光信号递送通道，6.光学信号采集处理系统，7.对接通道，8.防静电透明隔离罩，9.旋动推进器，10.动态电荷发生器，11.阵列定位孔，12.耦合固定架，13.定位块，14.下光学耦合器，15.电荷动能感知薄膜，16.上耦合膜，17.电荷动能传感器II，18.电荷动能传感器III，19.电荷动能传感器IV，20.电荷动能传感器V，21.零势体。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0021]本专利技术全光纤电荷动能感知装置，如图1所示，包括动态电荷采集阵列和电晕放电发生器。
[0022]如图2所示，动态电荷采集阵列由阵列支架1、阵列基座2和电荷动能传感器组成；
[0023]如图3所示，阵列支架1有五个相同大小的穿梭孔4，穿梭孔4按照正方形的中心点和四个顶点分布，其中，中心点位置的穿梭孔位于阵列支架1中心；对接通道7在五个穿梭孔4的外侧，且圆心在阵列支架1中心；
[0024]如图4所示，阵列基座2有五个相同大小的阵列定位孔11，五个阵列定位孔11和五个穿梭孔4的位置对应；五个相同的电荷动能传感器(电荷动能传感器I3、电荷动能传感器II17、电荷动能传感器III18、电荷动能传感器IV19、电荷动能传感器V20)分别契合在阵列定位孔11上方，每个电荷动能传感器的光信号递送通道5从穿梭孔4穿出后连接光学信号采集处理系统6。
[0025]如图5所示，电荷动能传感器I3、电荷动能传感器II17、电荷动能传感器III18、电荷动能传感器IV19、电荷动能传感器V20结构相同，均包括光信号递送通道5、耦合固定架12、定位块13、下光学耦合器14、电荷动能感知薄膜15和上耦合膜16，其中，耦合固定架12的半径为9～11mm，高度为13～15mm，与阵列定位孔11大小相匹配；下光学耦合器14半径为2.4～2.6mm，高度为8～10mm，与定位块13大小相匹配，且内部包裹光信号递送通道5；电荷动能感知薄膜15采用半径为9～11mm、厚度为0.1～0.3mm的聚酰亚胺薄膜，对电荷动能感知薄膜15下表面进行光学处理，使其下表面镀反射率高达85％～98％的上耦合膜16，并在环氧树脂材质的耦合固定架12顶部通过激光焊接连接；内部包裹光信号递送通道5的下光学耦合器14从耦合固定架12下方的定位块13插入，并实现其与上耦合膜16的光学耦合，其侧面均匀涂抹环氧树脂胶密封，尾端用激光焊接固定，使下光学耦合器14和上耦合膜16之间构成
以空气为介质、间隙为3～5mm的光耦合腔；光信号递送通道5连接光学信号采集处理系统6。
[0026]通过对接通道7将动态电荷采集阵列和电晕放电发生器连接成整体，电晕放电发生器包括防静电透明隔离罩8、旋动推进器9和动态电荷发生器10，防静电透明隔离罩8的筒体顶部中心设有内螺纹的旋动孔，筒壁的厚度和外径与对接通道7相匹配；旋动推进器9下端柱体设置的外螺纹与防静电透明隔离罩8筒体顶部的内螺纹相匹配；动态电荷发生器10固定在旋动推进器9的中心孔中，通过旋转旋动推进器9可以改变动态电荷发生器10距离动态电荷采集阵列的高度；阵列支架1、防静电透明隔离罩8和旋动推进器9均采用透明且防静电的亚克力玻璃。
[0027]动态电荷采集阵列上的五个电荷动能传感器可视为五个光学探测点，其中，电荷动能传感器I3代表的光学探测点I在中央位置，电荷动能传感器II17代表的光学探测点II在光学探测点I上方，电荷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.全光纤电荷动能感知装置，其特征在于：包括通过对接通道(7)连接在一起的动态电荷采集阵列和电晕放电发生器。2.根据权利要求1所述的全光纤电荷动能感知装置，其特征在于：所述动态电荷采集阵列包括阵列支架(1)，对接通道(7)位于阵列支架(1)的中心处，对接通道(7)为圆形结构，对接通道(7)所在区域内均匀分布有五个大小相同的穿梭孔(4)；对接通道(7)所在区域上方设有阵列基座(2)，阵列基座(2)上均匀分布有五个大小相同的阵列定位孔(11)，五个阵列定位孔(11)与五个穿梭孔(4)的位置恰好上下对应，五个阵列定位孔(11)上分别设有五个电荷动能传感器。3.根据权利要求2所述的全光纤电荷动能感知装置，其特征在于：每个所述电荷动能传感器包括中空圆柱状耦合固定架(12)，耦合固定架(13)内部采用激光焊接有定位块(13)，定位块(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉伟，汪亮，蔡可庆，侯宝宇，董风举，徐攀腾，高伟，徐征，董跃周，李程，廖强强，张建威，秦司晨，王倩，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：