CN103698047A - 高压电气设备非接触式荧光测温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压电气设备非接触式荧光测温系统，该高压电气设备非接触式荧光测温系统包括电源、控制单元、激励光源、光纤温度传感器、荧光信号检测单元、数据采集单元以及显示单元；电源与显示单元分别与控制单元相连；控制单元通过激励光源与光纤温度传感器相连；光纤温度传感器依次通过荧光信号检测单元以及数据采集单元接入控制单元。本发明提供了一种可以实现1.5米内的非接触测温且同时具有较强的抗电磁干扰性和抗干扰性能的高压电气设备非接触式荧光测温系统。
Description
技术领域
本发明属于电力系统高压电气设备在线温度监测技术领域，涉及一种远距离非接触荧光测温系统，尤其涉及一种可用于中距离（小于1.5米）非接触测温的场合的高压电气设备非接触式荧光测温系统。
背景技术
在电力领域，随着电流及电压的增加，电力设备的温度会持续升高。这种情况需要监控。目前高压电气系统常用的测温方法有热电阻（Pt100）、热电偶（高阻线）等电类传感器测温，压力式温度传感器和红外测温传感器等测温。热电阻（Pt100）、热电偶（高阻线）等方法采用电子学原理进行测量，其数据传输都是用金属导线完成，必须近距离放置在高压电气设备附近。传感器长期工作在强电磁干扰环境下，存在严重的干扰和自发热现象。同时还需要保证传感器长期处在稳定的高压绝缘状态，导致其在温度测量上存在着原理性的不足。在高压设备则无法使用。红外式测温为非接触式的可视测温，主要通过测量物体的热辐射，经过标定来实现对被测物体温度的测量。这种测量方法需要知道被测物体的发射率，对背景噪声及其他热辐射源也有同样的相应要求。对环境的要求很高，容易受到高压电磁和环境温度的干扰。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可以实现1.5米内的非接触测温且同时具有较强的抗电磁干扰性和抗干扰性能的高压电气设备非接触式荧光测温系统。
本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种高压电气设备非接触式荧光测温系统，其特殊之处在于：所述高压电气设备非接触式荧光测温系统包括电源、控制单元、激励光源、光纤温度传感器、荧光信号检测单元、数据采集单元以及显示单元；所述电源与显示单元分别与控制单元相连；所述控制单元通过激励光源与光纤温度传感器相连；所述光纤温度传感器依次通过荧光信号检测单元以及数据采集单元接入控制单元。
上述光纤温度传感器包括传输光纤以及设置设置在传输光纤出射光路上的荧光物质；所述控制单元通过激励光源与传输光纤相连；所述传输光纤依次通过荧光信号检测单元通过数据采集单元接入控制单元。
上述荧光信号检测单元是光电探测器。
上述数据采集单元包括信号放大器以及A/D转换器；所述荧光信号检测单元依次通过信号放大器以及A/D转换器接入控制单元。
上述控制单元采用DSP芯片。
本发明的优点是：
本发明提供了一种高压电气设备非接触式荧光测温系统，该测温系统的测量原理是控制激励光源输出调制后的光源，光源经过光纤传输到荧光物质，荧光物质受激后输出荧光，再通过光纤回到探测器，探测器接收到荧光信号后进行解调，获得光源的相位信息，最终计算得到荧光的滞后时间，计算得到被测对象的温度，控制单元将温度信息显示，本发明是通过激励高压电气设备上的荧光，并计算荧光材料的荧光寿命而提出的测温系统，其抗干扰能力强，并避免了红外测温易干扰和现场标定的问题，具备绝缘效果好的优点。本发明针对现有高压场合的测温问题，实现了非接触远距离荧光测温。测量范围在1.5米以内，测量精度1满足国内大部分问题，在同一套同步系统中同时提供光、电两种模式的同步信号，可同时满足需要以上两种模式的同步场合。且本装置采用220V电源供电，且输出功率较大，驱动能力强。
附图说明
图1是本发明所提供的高压电气设备非接触式荧光测温系统的原理示意图；
图2是本发明所提供的高压电气设备非接触式荧光测温系统的结构框图；
其中：
1-电源；2-控制单元；3-显示单元；4-激励光源；5-被测对象；6-A/D转换器；7-信号放大器；8-光电探测器；9-数据采集单元；10-传输光纤；11-聚光罩；12-准直透镜。
具体实施方式
本装置包括光学系统以及硬件，光学部分包括激励光源4、传输光纤10、准直透镜、聚光罩11和荧光物质。硬件由光电探测器8、采样芯片CPU及外围电路、电源1组成。在安装好光学系统后，测温系统在上电后进入测温状态，自动测量光学系统所对应的荧光物质的温度。
光纤传感荧光测温系统测量原理如图1所示，系统主要由电源1、控制单元2、显示单元3、激励光源4、光纤温度传感器（荧光物质及传输光纤10）、光电探测器8以及数据采集单元9组成，电源1与显示单元3分别与控制单元2相连；控制单元2连接激励光源4与数据采集单元9；经光源照射荧光物质产生的荧光经过光纤传输依次通过光电探测器8以及数据采集单元9接入控制单元2。
电源1负责给全系统供电，控制单元2控制激励光源4输出调制后的光源，光源经过传输光纤10传输和准直透镜12产生平行光照射到荧光物质，荧光物质受激后输出荧光，再通过传输光纤10经聚光罩11和准直透镜12后回到光电探测器8，数据采集单元9接收到光电探测器8的信号后进行解调，获得光源的相位信息，最终计算得到荧光的滞后时间，计算得到被测对象的温度，控制单元2将温度信息在显示单元3上进行显示。
如图2，控制单元2、激励光源4、光电探测器8、数据采集单元以及显示单元。控制单元2采用DSP芯片，控制着系统的工作进程，是整个系统的核心。激励光源发出的光经过传输光纤10传输和准直透镜12后照射到荧光物质后，荧光物质受激发后输出荧光，荧光经过聚光罩11和准直透镜12后，经传输光纤10回到光电探测器8，然后由数据采集单元9采集光源信号，经信号放大器7和A/D转换器6转化后，将采集的数据传输至DSP中，在DSP中根据特定数据处理算法对数据进行计算，得到荧光相对于光源的滞后时间，计算得到被测对象的温度。最后经DSP把温度数据显示在显示器上。
Claims (5)
1.一种高压电气设备非接触式荧光测温系统，其特征在于：所述高压电气设备非接触式荧光测温系统包括电源、控制单元、激励光源、光纤温度传感器、荧光信号检测单元、数据采集单元以及显示单元；所述电源与显示单元分别与控制单元相连；所述控制单元通过激励光源与光纤温度传感器相连；所述光纤温度传感器依次通过荧光信号检测单元以及数据采集单元接入控制单元。
2.根据权利要求1所述的高压电气设备非接触式荧光测温系统，其特征在于：所述光纤温度传感器包括传输光纤以及设置设置在传输光纤出射光路上的荧光物质；所述控制单元通过激励光源与传输光纤相连；所述传输光纤依次通过荧光信号检测单元通过数据采集单元接入控制单元。
3.根据权利要求1或2所述的高压电气设备非接触式荧光测温系统，其特征在于：所述荧光信号检测单元是光电探测器。
4.根据权利要求3所述的高压电气设备非接触式荧光测温系统，其特征在于：所述数据采集单元包括信号放大器以及A/D转换器；所述荧光信号检测单元依次通过信号放大器以及A/D转换器接入控制单元。
5.根据权利要求4所述的高压电气设备非接触式荧光测温系统，其特征在于：所述控制单元采用DSP芯片。
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| CN201310639058.6A CN103698047A (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 高压电气设备非接触式荧光测温系统 |
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