CN103335614A - 一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器领域，具体涉及一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器，包括壳体（6）、摆锤（1）、摆臂（2）、光纤光栅（3）和基板（4），其中所述基板（4）固定在壳体（6）的顶部内部，所述摆臂（2）的上端连接基板（4），摆臂（2）的下端连接摆锤（1），所述光纤光栅（3）整体固定在摆臂（2）上，所述壳体（6）的侧壁上固定有抱箍（5），所述抱箍（5）夹紧在绝缘子低压端的金具使其内部的光纤光栅（3）竖直向下。本发明的作用是：不受电磁干扰，无需供电，测量精度高，分辨率高，响应速度快，可长期应用于高温、高湿及存在化学侵蚀等的恶劣环境。
Description
技术领域
本发明涉及传感器领域，具体涉及一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器。
背景技术
高压导线的绝缘子风偏角度是反映线路运行状态的一个重要指标，绝缘子的角度对监测导线舞动有重要的指示作用，因此，要求定期监测绝缘子的角度。以往采用电类的角度传感器，或者由测试人员到塔下用专用设备对绝缘子角度进行测量、记录，然后分析。但是，这两种测量方式往往存在受高压电场环境影响、精度差、受气候影响、浪费人力、不能实时监测及时发现问题等缺点。因此，如何能准确实时反映绝缘子角度就显得尤为重要。为满足电力系统绝缘子风偏角度监测的要求,我们采用光纤光栅技术制作角度传感器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器，解决了现有传感器容易受到高压电场环境影响、精度差、受气候的影响，不能准确显示实时防御绝缘子角度的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器，包括壳体、摆锤、摆臂、光纤光栅和基板，其中所述基板固定在壳体的顶部内部，所述摆臂的上端连接基板，摆臂的下端连接摆锤，所述光纤光栅整体固定在摆臂上，所述壳体的侧壁上固定有抱箍，所述抱箍夹紧在绝缘子低压端的金具使其内部的光纤光栅竖直向下。
更进一步的技术方案是，所述摆臂为薄片状，光纤光栅成长条状，其整体长度小于所述摆臂的长度。
更进一步的技术方案是，光纤光栅是通过UV胶整体固定在摆臂上的。
更进一步的技术方案是，所述摆锤为变长10mm的立方体；摆臂长150mm，宽10mm，厚1mm；所述光纤光栅长10mm，光纤光栅固定的位置位于摆臂上距摆锤10mm处。
更进一步的技术方案是，所述摆锤和摆臂均是由钛合金材料通过开模铸造的方式制作而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：高压线路上光纤光栅温度传感器相对于传统的电学类温度传感器件具有不受电磁干扰，无需供电，测量精度高，分辨率高，响应速度快，平均无故障时间可长达15年，可长期应用于高温、高湿及存在化学侵蚀等的恶劣环境。本传感器可利用光纤作为光传感信号通道，可以实现无源光传感器与远端设备之间的直连，摆脱了原有电类传感器需要安装供电设备等存在的后期维护困难问题；
可以对绝缘子风偏角进行实时、在线监测，有助于防止导线舞动引起的事故的发生，对电网的运行提供安全保障，也为国民经济的发展和广大人民群众的生活质量提供保障。还可以准确的监测到人工测量方法很难或不能测量的绝缘子风偏角，解决了人工测量方法带来的各种问题。填补了国内该领域的空白。
附图说明
图1为本发明一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器壳体内部结构示意图。
图2为本发明一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器壳体内部结构主视图。
图3为图2的结构仰视图。
图4为本发明一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器朝一个方向发生摆动时的状态示意图。
图5为一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器的测量流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1、图2和图3示出了本发明一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器的一个实施例：一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器，包括壳体6、摆锤1、摆臂2、光纤光栅3和基板4，其中所述基板4固定在壳体6的顶部内部，所述摆臂2的上端连接基板4，摆臂2的下端连接摆锤1，所述光纤光栅3整体固定在摆臂2上，所述壳体6的侧壁上固定有抱箍5，所述抱箍5夹紧在绝缘子低压端的金具使其内部的光纤光栅3竖直向下。
根据本发明一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器的一个优选实施例，所述摆臂2为薄片状，光纤光栅3成长条状，其整体长度小于所述摆臂2的长度。
根据本发明一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器的另一个优选实施例，光纤光栅3是通过UV胶整体固定在摆臂2上的。
根据本发明一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器的另一个优选实施例，所述摆锤1为变长10mm的立方体；摆臂2长150mm，宽10mm，厚1mm；所述光纤光栅3长10mm，光纤光栅3固定的位置位于摆臂2上距摆锤110mm处。
根据本发明一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器的另一个优选实施例，所述摆锤1和摆臂2均是由钛合金材料通过开模铸造的方式制作而成。
如图4所示，传感器朝一个方向发生摆动时，摆锤1受重力作用，摆臂2发生弯曲，摆臂2正反面的光纤光栅3一个拉伸、一个压缩，通过两个光纤光栅3的波长变化量即可算出传感器发生摆动时的摆角情况。
如图5所示，传感器使用光信号，与外部连接也是通过光纤进行的，由宽带光源输入，经过一个耦合器，反射回来的光波长值就是需要检测的量。
在本发明中，光栅沿着摆臂的轴向固定，必须保证正反两面的光栅粘接方向平行，并且固定的预应力一致，为了保证光栅接口的损耗小，还需要将4个光栅串联相接。光栅布纤的过程中要保证最小的弯曲半径。
Claims (5)
1.一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器，其特征在于：包括壳体（6）、摆锤（1）、摆臂（2）、光纤光栅（3）和基板（4），其中所述基板（4）固定在壳体（6）的顶部内部，所述摆臂（2）的上端连接基板（4），摆臂（2）的下端连接摆锤（1），所述光纤光栅（3）整体固定在摆臂（2）上，所述壳体（6）的侧壁上固定有抱箍（5），所述抱箍（5）夹紧在绝缘子低压端的金具使其内部的光纤光栅（3）竖直向下。
2.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器，其特征在于：所述摆臂（2）为薄片状，光纤光栅（3）成长条状，其整体长度小于所述摆臂（2）的长度。
3.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器，其特征在于：所述光纤光栅（3）是通过UV胶整体固定在摆臂（2）上的。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器，其特征在于：所述摆锤（1）为变长10mm的立方体；摆臂（2）长150mm，宽10mm，厚1mm；所述光纤光栅（3）长10mm，光纤光栅（3）固定的位置位于摆臂（2）上距摆锤（1）10mm处。
5.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子风偏角测量的光纤角度传感器，其特征在于：所述摆锤（1）和摆臂（2）均是由钛合金材料通过开模铸造的方式制作而成。
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