光纖Bragg光柵傳感的油浸式變壓器測溫系統(tǒng)

為了能夠切實有效的對于油侵式變壓器運行過程中的溫度得到準(zhǔn)確的測量,本文設(shè)計了繞組電磁線內(nèi)置光纖光柵傳感器,該變壓器所呈現(xiàn)出的運行安全性得到了切實有效的保障.由于內(nèi)置光纖光柵傳感器本身對于變壓器的絕緣性能沒有造成任何影響,并且其中所呈現(xiàn)出的溫度傳感性能也極為優(yōu)秀,這對于變壓器內(nèi)部溫度場變化的研究工作來說,起到了至關(guān)重要的作用.本篇文章主要針對內(nèi)置光纖光柵油侵式變壓器的研制進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討,以期為我國變壓器的應(yīng)用安全提升作出貢獻(xiàn).

第37卷，增刊紅外與激光工程2008年4月 vol.37supplementinfraredandlaserengineeringapr.2008 收稿日期：2008-03-20 基金項目：國家自然科學(xué)基金（50775180），西安理工大學(xué)特色研究計劃（102-210614） 作者簡介：魏穎(1981-)，女，河北蠡縣人，碩士，主要研究方向為光電測量技術(shù)。email:weiying0312@126.com 導(dǎo)師簡介：焦明星(1962-)，男，陜西高陵人，博士，教授，博士生導(dǎo)師、主要研究方向為激光傳感與測量技術(shù)方面。email:jiaomx@xaut.edu.cn 保偏光纖bragg光柵傳感特性的實驗研究 魏穎，焦明星

光纖Bragg光柵傳感原理及增敏技術(shù)

對光纖bragg光柵(fbg)溫度傳感在77k-150k和300k-500k之間進(jìn)行了測試,得出溫度與波長的相關(guān)關(guān)系,并討論了常溫與低溫情況下的溫度與波長關(guān)系不一致的原因.77k-150k情況下,溫度與波長的非線性關(guān)系主要是由電偶極子所致有效折射率變化造成的;而300k-500k情況下,溫度與波長近乎線性的關(guān)系主要是由此溫度范圍內(nèi)有效折射率恒定和石英光纖光柵的線膨脹系數(shù)所至。得到的理論公式與實驗結(jié)果符合。

當(dāng)環(huán)境相對濕度發(fā)生變化時,濕敏材料的某些物理特性也會隨之發(fā)生變化,將濕敏材料涂覆在光纖光柵上,光柵的波長變化能直觀反映濕度的變化?；诖?文章設(shè)計了一種光纖bragg光柵的濕度傳感器,首先分析了該傳感器的傳感原理,接著制作了濕敏材料的傳感器,最后進(jìn)行了實驗測試,結(jié)果表明:文章所制作的光纖bragg光柵濕度傳感器的穩(wěn)定性較好。

當(dāng)環(huán)境相對濕度發(fā)生變化時,濕敏材料的某些物理特性也會隨之發(fā)生變化,將濕敏材料涂覆在光纖光柵上,光柵的波長變化能直觀反映濕度的變化?；诖?文章設(shè)計了一種光纖bragg光柵的濕度傳感器,首先分析了該傳感器的傳感原理,接著制作了濕敏材料的傳感器,最后進(jìn)行了實驗測試,結(jié)果表明：文章所制作的光纖bragg光柵濕度傳感器的穩(wěn)定性較好。

光纖傳感測溫系統(tǒng)

設(shè)計了一種對外加應(yīng)力應(yīng)變不敏感的光纖光柵溫度傳感器,通過雙層結(jié)構(gòu)消除外加應(yīng)力應(yīng)變對bragg波長的偏移值影響。建立了光纖光柵溫度傳感器模型中溫度變化量與bragg波長的偏移值的對應(yīng)關(guān)系。采用水浴法進(jìn)行測溫實驗,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到光纖bragg光柵溫度傳感器的各項靜態(tài)性能指標(biāo)。

研制了一種雙套管式光纖bragg光柵溫度傳感器,以實現(xiàn)無外力作用的溫度測量。其中外套管隔離外加應(yīng)力應(yīng)變,在內(nèi)套管內(nèi)松弛地放置光柵以隔離封裝結(jié)構(gòu)的表觀熱應(yīng)變。引入引出尾纖穿過帶孔螺栓,以探測多個串聯(lián)光柵。為了避免光柵處于張拉狀態(tài),封裝在外套管1、外套管2和內(nèi)套管中的光纖余長應(yīng)分別大于1.4mm,1.8mm和0.4mm。試驗結(jié)果表明,該光柵傳感器的溫度響應(yīng)靈敏度為9.671×10-3nm/℃,溫度測量分辨率為0.1℃。當(dāng)水溫從20℃躍變到70℃時,該傳感器的溫度響應(yīng)時間分別為t0.5=15±2s和t0.9=52±4s。當(dāng)水溫從70℃躍變到20℃時,該傳感器的溫度響應(yīng)時間分別為t0.5=26±9s和t0.9=63±8s。

　第25卷第3期　　　　　　　　　　　　　　應(yīng)　用　激　光　　　　　　　　　　　　　　　vol.25,no.3 　2005年6月　　　　　　　　　　　　　　　　appliedlaser　　　　　　　　　　　　　　　june2005 f-p光纖傳感器及光纖bragg光柵傳感器 應(yīng)用于光纖智能夾層的研究 3 蘆吉云　梁大開　李東升　潘曉文 (南京航空航天大學(xué)航空科技智能材料與結(jié)構(gòu)重點實驗室,　南京210016) 　　提要　本文對嵌入f-p光纖傳感器和bragg光柵光纖傳感器的光纖智能夾層進(jìn)行了研究,實現(xiàn)了對應(yīng)變的測量。通過 對光纖智能夾層的理論分析和試驗研究,分析了應(yīng)變對傳感系數(shù)的影響,研究了f-p光纖傳感器檢測的應(yīng)變與所受的載荷 及bragg光柵傳感器波長變化量與應(yīng)變之間的關(guān)系。

技 術(shù) 創(chuàng) 新 中文核心期刊《微計算機信息》（測控自動化）２００６年第２２卷第４－１期 ３６０元／年郵局訂閱號：８２－９４６《現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用２００例》 傳感器與儀器儀表 光纖ｂｒａｇｇ光柵傳感網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測與應(yīng)變分析 ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｆｉｂｅｒｂａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓｅｎｓｉｎｇｎｅｔｓａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｏｆｖａｒｉａ－ ｔｉｏｎｏｆｓｔｒａｉｎ （１．昆明理工大學(xué)；２．云南航天質(zhì)量無損檢測站）劉建平１趙永貴２孫宇２邱海濤１龍昊波１李川１ ｌｉｕ，ｊｉａｎｐｉｎｇｚｈａｏ，ｙｏｎｇｇｕｉｓｕｎ，ｙｕｑｉｕ，ｈａｉｔａｏｌｏｎｇ，ｈａｏｂｏｌｉ，ｃｈｕａｎ 摘要：作為一種絕對式傳感器，波長調(diào)制式光纖ｂｒａｇｇ光柵傳感器對應(yīng)變的響應(yīng)為０．９ｐｍ／

在闡述光纖bragg光柵(fbg)傳感技術(shù)的工作原理和優(yōu)點的基礎(chǔ)上,以昆明白泥井3#隧道為實例,提出fbg傳感器在隧道內(nèi)的鋪設(shè)方案及溫度補償技術(shù)。經(jīng)過對隧道斷面的24h連續(xù)監(jiān)測,討論隧道內(nèi)最大溫差對bragg反射中心波長變化的影響,并對隧道每一監(jiān)測斷面上溫度傳感系統(tǒng)所取得的bragg波長值進(jìn)行可靠性的估計,驗證fbg監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。對隧道進(jìn)行8個月的定期監(jiān)測,并對隧道斷面的應(yīng)變變化情況進(jìn)行分析,分析結(jié)果表明:干濕季節(jié)交替是導(dǎo)致測點應(yīng)變波動的重要因素,而雨季是致使測點應(yīng)變變化增大的主要原因。目前隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;同時,研究結(jié)果表明,fbg可準(zhǔn)確地測出隧道的應(yīng)變分布,將其應(yīng)用于隧道變形監(jiān)測中是可行和有效的。

溫度監(jiān)測是預(yù)防電力電纜大量使用引發(fā)事故的常規(guī)方法,通過對國內(nèi)外4種常用電力電纜測溫技術(shù)的分析,認(rèn)為光纖光柵溫度傳感技術(shù)抗電磁干擾能力強,布置靈活,可實現(xiàn)多目標(biāo)溫度的快速準(zhǔn)確測量;闡述了光纖光柵傳感器的測溫原理;實際應(yīng)用表明,利用光纖光柵傳感器監(jiān)測電力電纜溫度安全可靠、精度高、監(jiān)測距離遠(yuǎn)。

第25卷第5期 2003年5月 武漢理工大學(xué)學(xué)報 journalofwuhanuniversityoftechnology vol.25no.5 may2003 文章編號:16714431(2003)05000703 新型光纖bragg光柵振動傳感技術(shù)* 梁磊周雪芳信思金趙申陳大雄 (武漢理工大學(xué)) 摘要:介紹了振動測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,針對存在的問題,結(jié)合光纖bragg光柵傳感系統(tǒng)的優(yōu)點,提出了一種新型的 光纖bragg光柵振動傳感系統(tǒng),并進(jìn)行了相關(guān)的實驗研究。 關(guān)鍵詞:光纖;bragg光柵;振動傳感器 中圖分類號:tp212.14文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a 收稿日期:20030125. 作者簡介:梁磊(1963),男,副教授;武漢,武漢理工

提出了一種基于光纖bragg光柵的溫度傳感器,闡述了光纖bragg光柵的溫度傳感機理,用2個相同的光纖bragg光柵構(gòu)成折疊式mach-zehnder(m-z)干涉儀,其中一個光柵作為參考臂,另一個作為傳感臂:采用外差探測技術(shù)來測量外界的溫度物理量。當(dāng)溫度發(fā)生變化,bragg光柵的波長也隨之改變。外差探測用來探測傳感臂和參考臂由于溫度變化引起的輸出信號的頻率差異。對其動態(tài)測量范圍和靈敏度也進(jìn)行了分析。

通過對三種光纖bragg光柵傳感器的實驗研究，得出實驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，表明光纖光柵傳感器用于油庫狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測是可行的。該文介紹了分布式監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域的一種新型技術(shù)——光纖bragg光柵監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，指出了其相對傳統(tǒng)技術(shù)所具有的獨特優(yōu)越性。最后，提出了一種基于光纖bragg光柵傳感技術(shù)的油庫監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

油氣井溫度數(shù)據(jù)在地質(zhì)資料解釋和油氣井監(jiān)測方面作用明顯。但傳統(tǒng)的井溫測量儀器在井溫測量時存在靈敏度不夠高、不能在極限環(huán)境使用等缺點。光纖bragg光柵溫度傳感器作為新一代溫度測量技術(shù)的代表,具有體積小、質(zhì)量輕、抗輻射等傳統(tǒng)測量儀器無法比擬的優(yōu)勢,本文對其傳感原理、傳感器結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面做了闡述。

直接監(jiān)測電力設(shè)備內(nèi)部元件所受應(yīng)力可以直觀反映電力設(shè)備的運行狀態(tài),傳統(tǒng)的監(jiān)測手段不能直接深入電力設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行檢測.研制了一種帶溫度補償?shù)墓饫wbragg光柵應(yīng)變傳感器,可以對電力設(shè)備內(nèi)部元件所受應(yīng)力和溫度進(jìn)行檢測.研制的應(yīng)變傳感器選取了35kv干式空心電抗器作為實驗對象,監(jiān)測了一次干式電抗器固化過程中包封所受應(yīng)力和溫度的變化趨勢.將為變電站內(nèi)高壓電力設(shè)備的實時監(jiān)控提供理論和實踐依據(jù).

為避免外加應(yīng)力應(yīng)變對溫度傳感器光柵的影響,提出了一種利用雙鋼管套裝來隔離外加應(yīng)力應(yīng)變的方法。傳感器兩端留有尾纖,可實現(xiàn)多個傳感器波分復(fù)用。為了防止因溫度和外加應(yīng)力應(yīng)變所導(dǎo)致的套管形變而產(chǎn)生光纖拉伸,封裝在兩個鋼管中的預(yù)留光纖長度應(yīng)大于0.69mm。實驗結(jié)果表明,溫度在0℃~80℃之間變化時,靈敏度達(dá)到10pm/℃,線性度較好,可實現(xiàn)對環(huán)境溫度的高精度連續(xù)監(jiān)測。

為了實現(xiàn)對海水溫度監(jiān)測,設(shè)計了一套浮標(biāo)式光纖布喇格光柵遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合了fbg傳感技術(shù)和labview技術(shù),以pc機、無線數(shù)傳模塊、工控機、解調(diào)儀等為主要硬件搭建。實現(xiàn)了傳感器的數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、顯示、存儲及浮標(biāo)定位等功能。通過海試證實了系統(tǒng)的可行性及可靠性,同時該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中體現(xiàn)了便捷,快速的優(yōu)勢。

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本文概述了光纖bragg光柵傳感器(fbg)的組成、原理、類型及特點,介紹了目前光纖bragg光柵傳感器在國外橋梁工程中的研究及應(yīng)用情況以及國內(nèi)應(yīng)用實例,并分析了現(xiàn)有應(yīng)用的不足之處,指出了光纖bragg光柵傳感器在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測應(yīng)用中的發(fā)展方向。