CN100460889C - 在线测量铅酸电池容量的光纤传感器 - Google Patents

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Abstract

一种在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，包括：外壳、光纤探头，其中，光纤探头由入射光纤和接收光纤组成，其特征在于：所述外壳内有二个平行通孔，在通孔的中部靠下部位有台阶，所述光纤探头分别插入二个通孔中并通过通孔的台阶在垂直方向定位，在外壳底部端面连接反射镜，所述反射镜将其中的一个通孔密封并与另一个通孔之间留有间隙，在所述被密封的通孔中注入有参考液，本发明所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，消除了环境和铅酸蓄电池内电解液温度变化对浓度或相对密变化的影响，能很好的实现铅酸蓄电池容量的在线检测，该传感器具有测量精度高、反应灵敏、使用寿命长等优点。

Description

在线测量铅酸电池容量的光纤传感器
技术领域
本发明涉及光纤传感器，具体涉及在线测量铅酸电池容量的光纤传感器。
背景技术
随着铅酸蓄电池的广泛应用，如何准确检测铅酸蓄电池的容量，特别是容量的在线检测，是检测领域中的关键和难题，因此，研究设计实用的铅酸蓄电池容量在线检测传感器，具有极其重要的意义。光的吸收系数与物质的浓度、所通过吸收介质的光程长度、透射光强等因素有关，并且，光通过介质的折射率也与物质的浓度和温度有关，将光经过电解液反射后接收到的能量大小变化与具有实用意义的电解液的浓度测量联系起来，而电解液的浓度(或称相对密度)又与铅酸蓄电池容量有着对应的函数关系，从而通过测量铅酸蓄电池电解液浓度就可以知晓蓄电池的容量状态。现有传统的铅酸电池生产厂家在出厂时，容量测试就是通过使用玻璃密度计离线方式检测铅酸蓄电池的电解液浓度或相对密度的变化，从而换算出蓄电池的容量，但是环境和铅酸蓄电池内电解液温度的变化对电解液浓度或相对密度影响较大，从而导致传统的容量测量方法是不够准确的，一般只能在恒温情况下才能比较准确地确定其容量，而现有的传统测量方法不能准确测量的一个主要原因是未消除温度变化对电解液浓度和蓄电池容量的影响，因此测量不准确。
发明内容
针对上述已有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能自动消除环境和铅酸蓄电池内电解液温度变化对浓度或相对密变化的影响，测量精度高的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器。
为了解决上述技术问题，根据本发明的一个技术方案，一种在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，包括：外壳、光纤探头，其中，光纤探头由入射光纤和接收光纤组成，其特征在于：所述外壳内有二个平行通孔，在通孔的中部靠下部位有台阶，所述光纤探头分别插入二个通孔中并通过通孔的台阶在垂直方向定位，在外壳底部端面连接反射镜，所述反射镜将其中的一个通孔密封并与另一个通孔之间留有间隙，在所述被密封的孔中注入有参考液，由于参考液的的加入，消除了环境和铅酸蓄电池内电解液温度变化对浓度或相对密变化的影响，使测量值更准确。
根据本发明所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器的一个优选方案，外壳底部端面是台阶型端面，反射镜连接在低台阶面上，与高台阶面之间形成间隙。
根据本发明所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器的又一个优选方案，所述间隙为1.5mm～2mm。
根据本发明所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器的又一个优选方案，所述光纤探头与外壳之间经耐腐蚀的螺钉径向固定。
根据本发明所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器的又一个优选方案，所述外壳上端部设置安装头，安装头与外壳一体。
根据本发明所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器的又一个优选方案，所述反射面是陶瓷或玻璃镜面。
本发明所述的测量铅酸电池容量的光纤传感器的有益效果是，消除了环境和铅酸蓄电池内电解液温度变化对浓度或相对密变化的影响，能很好的实现铅酸蓄电池容量的在线检测，该传感器具有测量精度高、反应灵敏、使用寿命长等优点。可以广泛的运用于汽车铅酸蓄电池电量测试、电力行业的工业铅酸蓄电池电量测试、溶液浓度测试、海水的盐度测试，具有广阔的应用前景。
附图说明
下面结合附图对本发明作详细说明。
图1是本发明所述的光纤传感器的剖视图。
图2是本发明所述的光纤传感器正视图。
图3是本发明所述的光纤传感器俯视图。
图4是本发明所述的光纤传感器在线测试系统图。
图5是用本发明所述的光纤传感器测试铅酸蓄电池以2A静态放电时传感器输出电压与时间关系的曲线
图6是用本发明所述的光纤传感器测试铅酸蓄电池以3.6A静态充电时传感器输出电压与时间关系的曲线
图7是用本发明所述的光纤传感器测试铅酸蓄电池分别以2A放电和以3.6A充电时传感器输出电压与时间关系的曲线
具体实施方式
参见图1、图2和图3，在线测量铅酸电池容量的光纤传感器由外壳1、光纤探头2、3，反射镜4、参考液15、安装头11、耐腐蚀的螺钉10构成，其中，光纤探头2、3由入射光纤6、8和接收光纤7、9组成，在所述外壳1内有二个平行通孔13、14，在通孔的中部靠下部位有台阶，所述光纤探头2、3分别插入二个通孔13、14中并通过通孔的台阶在垂直方向定位，在外壳1底部端面连接反射镜4，所述反射镜4将其中的一个通孔13密封并与另一个通孔14之间留有间隙，在所述被密封的通孔13中注入有参考液15。
本实施例所述的测量铅酸电池容量的光纤传感器，外壳1底部端面是台阶型端面，反射镜4连接在外壳的低台阶面上，与外壳的高台阶面之间形成间隙12。其中，反射镜4可以通过防腐蚀的螺钉5与外壳1固定，或者通过粘接剂与外壳1固定。
本实施例所述的测量铅酸电池容量的光纤传感器，所述间隙12为1.5mm～2mm。
本实施例所述的测量铅酸电池容量的光纤传感器，所述光纤探头与外壳之间经耐腐蚀的螺钉10径向固定。
本实施例所述的测量铅酸电池容量的光纤传感器，所述外壳1上端部设置安装头11，安装头11与外壳1一体。
本实施例所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，所述反射面是陶瓷或玻璃镜面。
将在线测量铅酸电池容量的光纤传感器放入被测铅酸电池溶液中，将外壳1上端部设置的安装头11固定在蓄电池外壳上，将入射光纤6、8和接收光纤7、9分别与光电转换装置16连接，光电转换装置16再连接专用测试仪17；当光纤传感器放入铅酸电池溶液中，所述光纤探头2与反射镜4的间隙12内充满了被测铅酸电池溶液，光经过入射光纤6，进入被测铅酸电池溶液，再到达反射镜4，经反射镜4反射后再次经过被测铅酸电池溶液，进入到接收光纤7，完成光在被测铅酸电池溶液中的传播后输出到光电转换装置16；光在经过铅酸电池溶液后其输出光强除了受温度的影响还受浓度变化的影响，及输出信号是温度和浓度的函数，所述光纤探头3，光首先经过入射光纤8，进入参考液15，再到达反射镜4，经反射镜4全反射后再次经过参考液15，可以选用蒸馏水为参考液，光在经过参考液后其输出光强只受温度的影响，及输出信号只是温度的函数。
分别用V1和V2分别表示光纤探头经过参考液和蓄电池电解液且经过光电转换后的输出电压，光电转换装置16输出的电压信号V1和V2输入到测试仪17，测试仪17主要由信号放大电路、A/D转换电路、单片机控制和数字参数显示部分组成，测试仪17将两式两边同时取对数后，经相比运算处理后可得到单一的输出信号V：
即： V = V 1 V 2 = K 1 K 2 exp ( C 20 · τ )
其中： C 20 = ρ 20 y A M A + y B M B
式中：C20表示相当于电解液温度恒定在20℃时电解液的浓度，K1、K2分别表示光纤探头2、3连接的光电转换装置16的光电转换系数，C20表示在温度为20℃时电解液的浓度，τ为特定常数。ρ20表示温度为20℃时电解液的密度(单位：g/L)；YA、MA分别表示H2SO4的摩尔分数和分子量；YB、MB分别表示PbSO4的摩尔分数和分子量。
所以，本发明所述的光纤传感器最后经过信号处理后的输出信号电压V只与铅酸电池的电解液在20℃时的浓度(等效于20℃时的浓度)的变化有关，而与温度无关，这样通过本发明所述的的传感器结构设计和信号处理方法，可以将不可测的铅酸蓄电池容量信号转换为可测的电信号，同时消除温度变化对蓄电池容量测量的影响。又因为铅酸蓄电池的电解液浓度或相对密度与容量有着对应的函数关系，所以只要知道浓度变化情况就知道蓄电池容量的变化情况，这样即可将输出信号电压V与具有实际意义的铅酸蓄电池容量建立起对应的函数关系。
以四川广安能高电源科技有限公司生产的型号为6-QA-36的启动铅酸蓄电池为被测对象，通过测试得到铅酸蓄电池在静态和动态充放电时传感器输出电压与时间关系的曲线如图5、图6和图7，从所测曲线可以看出，传感器输出电压信号的变化趋势基本和理论推导相吻合，即：在放电过程中由于电解液浓度的减少，光的损耗减少，从而传感器输出电压变小；在充电过程中由于电解液浓度逐渐增加，光的损耗增大，从而传感器输出电压变大，所以该发明所述的光纤传感器能够实现对铅酸蓄电池容量的检测。

Claims (6)

1.一种在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，包括：外壳(1)、光纤探头(2、3)，其中，光纤探头(2、3)由入射光纤(6、8)和接收光纤(7、9)组成，其特征在于：所述外壳(1)内有二个平行通孔(13、14)，在通孔的中部靠下部位有台阶，所述光纤探头(2、3)分别插入二个通孔(13、14)中并通过通孔的台阶在垂直方向定位，在外壳(1)底部端面连接反射镜(4)，所述反射镜(4)将其中的一个通孔(13)密封并与另一个通孔(14)之间留有间隙(12)，在所述被密封的通孔(13)中注入有参考液(15)。
2.根据权利要求1所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，其特征在于：外壳(1)底部端面是台阶型端面，反射镜(4)连接在外壳的低台阶面上，与外壳的高台阶面之间形成间隙(12)。
3.根据权利要求1或2所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，其特征在于：所述间隙(12)为1.5mm～2mm。
4.根据权利要求3所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，其特征在于：所述光纤探头(2、3)与外壳(1)之间经耐腐蚀的螺钉(10)径向固定。
5.根据权利要求3所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，其特征在于：所述外壳(1)上端部设置安装头(11)，安装头(11)的直径比外壳(1)其他部位的直径大，并且安装头(11)与外壳(1)组成整体结构。
6.根据权利要求3所述的在线测量铅酸电池容量的光纤传感器，其特征在于：所述反射镜(4)是陶瓷或玻璃镜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101963653B (zh) * 2010-09-17 2012-10-03 重庆大学 光纤atr传感器检测铅酸蓄电池剩余容量的方法及装置
CN102410850A (zh) * 2010-09-21 2012-04-11 王建伟 一种反射式光纤传感器装置
CN102621078B (zh) * 2012-04-05 2014-03-05 清华大学深圳研究生院 一种钒电池充电状态的检测方法及其装置
CN111351643B (zh) * 2020-03-31 2022-03-29 武汉天马微电子有限公司 一种应用于显示面板的光学测试设备
CN112881918B (zh) * 2021-03-09 2022-06-10 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种铅酸电池soc估计方法
CN117906683B (zh) * 2024-03-19 2024-05-28 齐鲁工业大学(山东省科学院) 蓄电池温度和电解液密度双参量测量传感器及其测量方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5949219A (en) * 1998-07-24 1999-09-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Optical state-of-charge monitor for batteries
JPH11325827A (ja) * 1998-05-20 1999-11-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 液滴検出方法および液滴検出センサ
CN2819232Y (zh) * 2005-02-06 2006-09-20 重庆工学院 车用铅酸蓄电池容量传感器
CN1877263A (zh) * 2006-06-30 2006-12-13 哈尔滨工业大学 光纤光栅位移压力一体化传感器
CN200993672Y (zh) * 2006-12-30 2007-12-19 重庆工学院 在线测量铅酸电池容量的光纤传感器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11325827A (ja) * 1998-05-20 1999-11-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 液滴検出方法および液滴検出センサ
US5949219A (en) * 1998-07-24 1999-09-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Optical state-of-charge monitor for batteries
CN2819232Y (zh) * 2005-02-06 2006-09-20 重庆工学院 车用铅酸蓄电池容量传感器
CN1877263A (zh) * 2006-06-30 2006-12-13 哈尔滨工业大学 光纤光栅位移压力一体化传感器
CN200993672Y (zh) * 2006-12-30 2007-12-19 重庆工学院 在线测量铅酸电池容量的光纤传感器

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