CN108387328A - 一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，包括用于将电网的电能转换为用于空间传输的激光能的能量发射器和将接收到的激光能转换为负载可用的电能的能量接收器，能量发射器包括激光驱动控制电源、激光器和激光准直模块，激光驱动控制电源用于为激光器提供恒定直流电，控制激光器发出激光，激光能量进入激光准直模块后，进行激光能的空间传输，将激光能传输给能量接收器；能量接收器包括激光电池和电能管理模块，激光电池接收激光能量并转化为电能输入至电能管理模块，由电能管理模块进行存储或供给负载使用。本发明能量采集装置传输效率高，实现了实时在线监测，有效提升了降低了高压电力设备故障率，提高了电网运行的可靠性。

Description

一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，具体为一种可充电变压器光纤测 温节点能量采集装置。

背景技术

由于高压隔离开关所处电压等级都比较高，会严重干扰某些检测设备 的电能供给，也极易造成电力设备的安全隐患，导致如用于开关类设备的 温度传感器、振动传感器等重要的检测手段必须停电使用，无法做到实时 在线监测。如果能实时监测高压隔离开关的运行状态，便能及时发现各种 故障产生的原因，并采取必要措施，确保早期发现事故隐患点，避免高压 隔离开关遭受破坏，大大延长其使用寿命，早期排除隐患从而消除事故提供可靠的安全空间，进而提高电力系统的安全性和可靠性。另一方面，在 开展隔离开关操作特性的现场检测方法和设备研发的同时，同步开展隔离 开关机械故障和缺陷的诊断方法研究是必要的。这有利于充分利用现场测 试数据，通过深入挖掘和研究，建立起隔离开关操作特性参数和机械状态 的对应关系和推理逻辑，进而建立起客观的、可靠的隔离开关机械故障和 缺陷的诊断方法和体系。

基于激光原理的无线供能技术可以在一定距离内为监测设备提供能 量，如果能将该技术成功地引入到电力系统在线监测设备中，将从本质上 实现强电与弱电的隔离。随着配电系统的智能化逐步成为电网改造的重点 项目，油变变压器的配电系统中稳定工作特性，配电变电站的智能化发展 趋势，都明显提出对35KV以下油变设备的工作状态实时监控的要求。

发明内容

本发明针对可充电变压器光纤测温节点提供一种能量采集装置。通过 研究电网运行环境中的激光供能技术，研制激光无线供能装置，以开发新 的实时在线监测手段，这对于及时发现高压电力设备故障、提高电网运行 的可靠性具有重要意义。

本发明提供了一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，使用该 能量采集装置，实现了实时在线监测，具有能及时发现高压电力设备故障、 提高电网运行的可靠性以及传输效率高优点。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，包括能量发射器和能 量接收器，所述能量发射器用于将电网的电能转换为用于空间传输的激光 能，所述能量发射器包括激光驱动控制电源、激光器和激光准直模块，所 述激光驱动控制电源用于为激光器提供恒定直流电，控制激光器发出激 光，激光能量进入激光准直模块后，进行激光能的空间传输，将激光能传 输给能量接收器；所述能量接收器将接收到的激光能转换为负载可用的电能，所述能量接收器包括激光电池和电能管理模块，所述激光电池接收激 光能量并转化为电能输入至电能管理模块，由电能管理模块进行存储或供 给负载使用,所述能量接收器还包括蓄电池和储能充电器。本发明可充电 变压器光纤测温节点能量采集装置，基于激光供能技术，亦称为激光供能 模块。

进一步地，所述激光驱动控制电源输出电流为恒定直流电，电在在激 光器工作电压范围0V～30V内自适应，电流从零至激光器最大电流范围内 可调以控制激光输出功率的大小。

进一步地，所述激光器为光纤耦合半导体激光器，所述激光器的整体 尺寸为337mm×420mm×174mm，整体尺寸小，使激光器小型化，便于 安装和携带。所述激光器的前面板上设置有激光器开关、激光器出光控制 开关和功率调节旋钮等。所述激光器的最大输出功率为50W，经过激光准 直模块以及空间传输损耗后满足光电池入射功率密度要求，激光器在恒定 电流输入下工作，功率在驱动控制电源下0W～50W范围内连续可调，满足 对激光发射模块功率可调的要求。具体地，首先，利用光束转换器将每个 半导体激光短列阵进行光束整形，然后将整形后的光斑通过透镜进行光束 汇聚整形耦合进光纤，耦合光纤的纤芯直径为200μm，耦合效率高于 96％。半导体激光供能设备的工作温度直接影响着输出光谱及功率的稳定， 因此必须给激光供能设备提供稳定的制冷系统。所研制的激光供能设备系 统采用基于半导体制冷器(TEC)的无水冷散热。半导体致冷器是利用半 导体材料的珀尔帖效应制成的。珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半 导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。重掺杂的N型 和P型的碲化铋主要用作TEC的半导体材料，碲化铋元件采用电串联， 并且是并行发热。TEC包括一些P型和N型对(组)，它们通过电极连 在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间；当有电流从TEC流过时，电流产 生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在TEC上产生″热″侧和″ 冷″侧，达到制冷的效，TEC冷却方式能够精确控制激光供能设备工作温 度，稳定激光输出参数。设置激光供能设备的工作温度输入到热负载补偿 网络，与测量温度进行比对温度，通过高效H桥驱动控制通过TEC电流 的大小，通过温度检测电路进行温度指示。

进一步地，所述激光准直模块包括激光准直基座、准直透镜和六维光 纤输出头调整架，所述激光准直基座上两侧分别焊接有六维光纤输出头调 整架和准直透镜，所述六维光纤输出头调整架上安装有六维光纤输出头， 所述六维光纤输出头通过调节件安装在六维光纤输出头调整架上。其中， 六维光纤输出头调整架和激光准直基座等框架部分采用铸铁材料，所述准 直透镜采用光学镀膜玻璃，所述激光准直基座与准直透镜和六维光纤输出头调整架均采用焊接的方式连接，六维光纤输出头调整架中利用螺纹连接 的方式进行连接。使用和安装时，可对六维光纤输出头在调整架上进行调 整，使光路对准准直透镜中心，通过准直透镜调整激光输出光路，并同轴 进行光斑大小调节。该激光准直模块的结构设计简便，体积小，质量轻， 而且能减少激光束的发射角。

进一步地，所述能量采集装置的激光传输过程中，通过激光准直模块 可控制有源区厚度大于2μm，形成窄带隙具有源区，所述窄带隙具有源区 的高的折射率与两边低折射率的宽带隙层构成一个限制光子在有源区内 的介质光波导，使能量采集装置以低的阀值电流，得到高的输出功率，连 续地长时间在室温下工作。由于半导体激光供能设备的谐振腔反射镜很 小，而使得其激光束的方向性较之其他典型的激光供能设备要差得多。同 时由于有源区厚度与条宽之比差异很大，使得光束的水平方向和垂直方向 发散角的差异也很大，通常垂直方向上光束的发散角要大于水平方向上的 发散角。当激光供能设备的有源区厚度大于(d＝2μm)时，其辐射图形可 近似看作窄缝衍射图形。

由单缝衍射角宽度公式可得垂直方向上发散角，

当在结区的水平方向尺寸较小时，则由基膜束宽公式可得水平方向上 发散角，

进一步地，所述能量采集装置是以一定的半导体材料作工作物质而产 生受激发射作用的，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通 过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用。通 常情况下，原子体系总是处于热平衡状态，各能级粒子数服从玻尔兹曼统 计分布，即高能态粒子数恒小于低能态粒子数。而受激辐射与受激吸收的 概率是相同的，因此，处于热平衡状态下的物质发生受激吸收的原子远大于受激辐射的原子，宏观表现为只能吸收光子。为了产生受激辐射，就必 须改变粒子的常规分布状态，必须使高能态的粒子数大于低能态粒子数， 即实现粒子数反转。实现粒子数反转可采用光照、放电等手段从外界不断 的向发光物质输入能量。只要使发光物质处于粒子数反转状态，受激辐射 就会大于受激吸收，当一束频率合适的光经过发光物质时，由于受激辐射， 迅速产生大量相同光子态的光子，形成了对入射光的放大。

进一步地，由于并非所有物质都能实现粒子数反转，要实现粒子数反 转必须要有合适的能级系统。因为受激辐射与受激吸收几率相同，所以二 能级系统不管加入怎样的外界激励，其最终只能达到两个能级的粒子数相 等并趋于稳定，无法实现粒子数反转。因此，为了形成稳定的激光，物质 上必须要有能够形成粒子数反转的发光粒子，所述粒子数反转的发光粒子 为激活粒子，所述激活粒子为由包含有亚稳态的三能级结构或四能级结构 的原子组成。

一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置的激光能量传输系统 包括半导体激光器、光电池板和能量管理单元。激光供能设备驱动电源的 基本要求：恒流源、电流稳定度高、纹波系数小、具有特殊的抗电冲击措 施和保护电路。采用808nm半导体大功率激光供能设备，要求驱动电源体 积小，驱动电流0-12可调，驱动方式为连续。采用了反馈式恒电流的工 作方式，性能稳定。

激光供能设备的输出功率表达式为：

其中Pi表示有源区内受激发射产生的光功率，δr表示光通过谐振 腔两端反射面投射出去的投射损耗，δ表示激光供能设备总的损耗，ηi 为材料的内量子效率，δi为光通过P区和N区的衰减，γ为两端反 射面的平均反射率。

衡量半导体激光供能设备的重要特征是转换效率。转换效率一般用功 率效率和量子效率来量度。但在实际应用中都采用外微分量子效率来表示 某一温度下，半导体激光供能设备的转换效率。

进一步地，所述激光准直模块，激光通过激光准直模块后平行传播， 光斑圆形直径为200mm，功率密度大于97mW/cm²,发散角小于5mrad，照射 到距离为3米的光电池板上可实现高于10W的直流电输出功率。上述激光 电池吸收光谱范围300nm-900nm，输出直流电压2V，峰值功率10W，有效 光照尺寸为200×200mm。上述电能管理模块具有存储由光电池获取的电 能、平衡以及放电控制等功能，使最终输出功率高20W，电压高于15V。

一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置的调试方法，包括如下 步骤，

第一步，调整光纤输出头，将激光器的六维光纤输出头放入激光准直 模块中的调整架上；

第二步，放置光电池板，在距离光源3m处放置光电池板，使激光准 直模块瞄准光电池板，使激光光斑打到光电池板中央；

第三步，为蓄电池充电，打开激光器，调节激光器的输出功率50W， 对能量接收装置进行长时间照射，为能量管理模块中的蓄电池充电，当蓄 电池中的开路电压由9.6V上升至12.6V时，完成充电；

第四步，开路电压测试，测试能量管理模块中蓄电池的开路电压；

第五步，输出功率测试，能量采集装置在不同大小的驱动电流的驱动 下，输出功率与电流呈线性关系，满足激光供能10光伏电池吸收峰的条 件，波长单色性好。

进一步地，所述能量采集装置的阈值电流为1.6A，中心波长为 805.2nm。经过长时间激光照射后，能量管理模块中蓄电池的开路电压由 9.6V上升至12.6V，完成充电。即50W功率的激光经过准直模块后，照 射3m处的光伏电池产生光电流，进行升压限流后为蓄电池完成充电。对 激光供能设备的输出功率进行了测试，设置TEC温度为25C，工作模式 为连续，激光供能设备在11A驱动的电流下，输出功率为50.8W。图9为 激光供能设备在不同的驱动电流的输出光功率关系。激光供能设备的阈值 电流为1.6A。在高于2A的驱动电流下，其输出功率与其工作电流呈线性 关系。其次，对激光其的输出光谱进行测量，激光供能设备工作的中心 波长为805.2nm，满足激光供能时光伏电池吸收峰的条件，且波长的单色 性较好。

本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，具有如下的有益效 果：使用本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，实现了实时在 线监测，具有能及时发现高压电力设备故障、提高电网运行的可靠性以及 传输效率高优点。

附图说明

附图1为本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置激光无线传 输能量原理图；

附图2为本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置的结构框 图；

附图3为本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置中激光准直 模块的结构示意图；

附图4为本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置中能量接收 器的结构示意图；

附图5(a)和附图5(b)分别为本发明可充电变压器光纤测温节点 能量采集装置在两种激光增益介质下的两种工作模式示意图；

附图6为本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置中半导体激 光供能设备驱动电源电路图；

附图7为本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置中TEC基本 结构框图；

附图8为本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置中TEC温控 电路框图；

附图9为本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置的输出功率 特性图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实 施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置， 包括能量发射器和能量接收器，所述能量发射器用于将电网的电能转换为 用于空间传输的激光能，所述能量发射器包括激光驱动控制电源、激光器 和激光准直模块，所述激光驱动控制电源用于为激光器提供恒定直流电， 控制激光器发出激光，激光能量进入激光准直模块后，进行激光能的空间 传输，将激光能传输给能量接收器；所述能量接收器将接收到的激光能转 换为负载可用的电能，所述能量接收器包括激光电池和电能管理模块，所 述激光电池接收激光能量并转化为电能输入至电能管理模块，由电能管理 模块进行存储或供给负载使用,所述能量接收器还包括蓄电池和储能充电 器。本发明可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，基于激光供能技术， 亦称为激光供能模块。所述激光驱动控制电源输出电流为恒定直流电，电 在在激光器工作电压范围0V～30V内自适应，电流从零至激光器最大电流 范围内可调以控制激光输出功率的大小。所述激光器为光纤耦合半导体激 光器，所述激光器的整体尺寸为337mm×420mm×174mm，整体尺寸小， 使激光器小型化，便于安装和携带。如图4所示，所述激光器的前面板上 设置有激光器开关、激光器出光控制开关和功率调节旋钮等。所述激光器 的最大输出功率为50W，经过激光准直模块以及空间传输损耗后满足光电池入射功率密度要求，激光器在恒定电流输入下工作，功率在驱动控制电 源下0W～50W范围内连续可调，满足对激光发射模块功率可调的要求。具 体地，首先，利用光束转换器将每个半导体激光短列阵进行光束整形，然 后将整形后的光斑通过透镜进行光束汇聚整形耦合进光纤，耦合光纤的纤 芯直径为200μm，耦合效率高于96％。半导体激光供能设备的工作温度 直接影响着输出光谱及功率的稳定，因此必须给激光供能设备提供稳定的 制冷系统。所研制的激光供能设备系统采用基于半导体制冷器(TEC)的 无水冷散热。半导体致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。珀尔 帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热， 一端放热的现象。重掺杂的N型和P型的碲化铋主要用作TEC的半导 体材料，碲化铋元件采用电串联，并且是并行发热。TEC包括一些P型 和N型对(组)，它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间； 当有电流从TEC流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧， 在TEC上产生″热″侧和″冷″侧，达到制冷的效，TEC冷却方式能够 精确控制激光供能设备工作温度，稳定激光输出参数。设置激光供能设备的工作温度输入到热负载补偿网络，与测量温度进行比对温度，通过高效 H桥驱动控制通过TEC电流的大小，通过温度检测电路进行温度指示。

如图2和图3所示，所述激光准直模块包括激光准直基座1、准直透 镜2和六维光纤输出头调整架3，所述激光准直基座1上两侧分别焊接有 六维光纤输出头调整架3和准直透镜2，所述六维光纤输出头调整架3上 安装有六维光纤输出头4，所述六维光纤输出头4通过调节件安装在六维 光纤输出头调整架3上。其中，六维光纤输出头调整架3和激光准直基座1等框架部分采用铸铁材料，所述准直透镜2采用光学镀膜玻璃，所述激 光准直基座1与准直透镜2和六维光纤输出头调整架3均采用焊接的方式 连接，六维光纤输出头调整架3中利用螺纹连接的方式进行连接。使用和 安装时，可对六维光纤输出头4在调整架上进行调整，使光路对准准直透 镜2中心，通过准直透镜2调整激光输出光路，并同轴进行光斑大小调节。 该激光准直模块的结构设计简便，体积小，质量轻，而且能减少激光束的 发射角。

如图1至图9所示，所述能量采集装置的激光传输过程中，通过激光 准直模块可控制有源区厚度大于2μm，形成窄带隙具有源区，所述窄带隙 具有源区的高的折射率与两边低折射率的宽带隙层构成一个限制光子在 有源区内的介质光波导，使能量采集装置以低的阀值电流，得到高的输出 功率，连续地长时间在室温下工作。由于半导体激光供能设备的谐振腔反 射镜很小，而使得其激光束的方向性较之其他典型的激光供能设备要差得多。同时由于有源区厚度与条宽之比差异很大，使得光束的水平方向和垂 直方向发散角的差异也很大，通常垂直方向上光束的发散角要大于水平方 向上的发散角。当激光供能设备的有源区厚度大于(d＝2μm)时，其辐射 图形可近似看作窄缝衍射图形。

由单缝衍射角宽度公式可得垂直方向上发散角，

当在结区的水平方向尺寸较小时，则由基膜束宽公式可得水平方向上 发散角，

如图5(a)和图5(b)所示，所述能量采集装置是以一定的半导体 材料作工作物质而产生受激发射作用的，在半导体物质的能带之间或能带 与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光 的受激发射作用。通常情况下，原子体系总是处于热平衡状态，各能级粒 子数服从玻尔兹曼统计分布，即高能态粒子数恒小于低能态粒子数。而受 激辐射与受激吸收的概率是相同的，因此，处于热平衡状态下的物质发生 受激吸收的原子远大于受激辐射的原子，宏观表现为只能吸收光子。为了 产生受激辐射，就必须改变粒子的常规分布状态，必须使高能态的粒子数 大于低能态粒子数，即实现粒子数反转。实现粒子数反转可采用光照、放 电等手段从外界不断的向发光物质输入能量。只要使发光物质处于粒子数 反转状态，受激辐射就会大于受激吸收，当一束频率合适的光经过发光物 质时，由于受激辐射，迅速产生大量相同光子态的光子，形成了对入射光 的放大。由于并非所有物质都能实现粒子数反转，要实现粒子数反转必须 要有合适的能级系统。因为受激辐射与受激吸收几率相同，所以二能级系 统不管加入怎样的外界激励，其最终只能达到两个能级的粒子数相等并趋 于稳定，无法实现粒子数反转。因此，为了形成稳定的激光，物质上必须 要有能够形成粒子数反转的发光粒子，所述粒子数反转的发光粒子为激活 粒子，所述激活粒子为由包含有亚稳态的三能级结构或四能级结构的原子 组成。

如图1至图9所示，一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置的 激光能量传输系统包括半导体激光器、光电池板和能量管理单元。结合图 6，激光供能设备驱动电源的基本要求：恒流源、电流稳定度高、纹波系 数小、具有特殊的抗电冲击措施和保护电路。采用808nm半导体大功率激 光供能设备，要求驱动电源体积小，驱动电流0-12可调，驱动方式为连 续。采用了反馈式恒电流的工作方式，性能稳定。

激光供能设备的输出功率表达式为：

其中Pi表示有源区内受激发射产生的光功率，δr表示光通过谐振 腔两端反射面投射出去的投射损耗，δ表示激光供能设备总的损耗，ηi 为材料的内量子效率，δi为光通过P区和N区的衰减，γ为两端反 射面的平均反射率。

衡量半导体激光供能设备的重要特征是转换效率。转换效率一般用功 率效率和量子效率来量度。但在实际应用中都采用外微分量子效率来表示 某一温度下，半导体激光供能设备的转换效率。

结合图1至图3，所述激光准直模块，激光通过激光准直模块后平行 传播，光斑圆形直径为200mm，功率密度大于97mW/cm²,发散角小于5mrad， 照射到距离为3米的光电池板上可实现高于10W的直流电输出功率。上述 激光电池吸收光谱范围300nm-900nm，输出直流电压2V，峰值功率10W， 有效光照尺寸为200×200mm。上述电能管理模块具有存储由光电池获取的 电能、平衡以及放电控制等功能，使最终输出功率高20W，电压高于15V。

如图1至图9所示，一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置的 调试方法，包括如下步骤，

第一步，调整光纤输出头，将激光器的六维光纤输出头4放入激光准 直模块中的调整架3上；

第二步，放置光电池板，在距离光源3m处放置光电池板，使激光准 直模块瞄准光电池板，使激光光斑打到光电池板中央；

第三步，为蓄电池充电，打开激光器，调节激光器的输出功率50W， 对能量接收装置进行长时间照射，为能量管理模块中的蓄电池充电，当蓄 电池中的开路电压由9.6V上升至12.6V时，完成充电；

第四步，开路电压测试，测试能量管理模块中蓄电池的开路电压；

第五步，输出功率测试，能量采集装置在不同大小的驱动电流的驱动 下，输出功率与电流呈线性关系，满足激光供能10光伏电池吸收峰的条 件，波长单色性好。

如图1至图9所示，所述能量采集装置的阈值电流为1.6A，中心波长 为805.2nm。经过长时间激光照射后，能量管理模块中蓄电池的开路电压 由9.6V上升至12.6V，完成充电。即50W功率的激光经过准直模块后， 照射3m处的光伏电池产生光电流，进行升压限流后为蓄电池完成充电。 对激光供能设备的输出功率进行了测试，设置TEC温度为25C，工作模 式为连续，激光供能设备在11A驱动的电流下，输出功率为50.8W。图9 为激光供能设备在不同的驱动电流的输出光功率关系。激光供能设备的阈 值电流为1.6A。在高于2A的驱动电流下，其输出功率与其工作电流呈线 性关系。其次，对激光其的输出光谱进行测量，激光供能设备工作的中 心波长为805.2nm，满足激光供能时光伏电池吸收峰的条件，且波长的单 色性较好。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而 顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术 方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演 变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技 术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，其特征在于：包括能量发射器和能量接收器，所述能量发射器用于将电网的电能转换为用于空间传输的激光能，所述能量发射器包括激光驱动控制电源、激光器和激光准直模块，所述激光驱动控制电源用于为激光器提供恒定直流电，控制激光器发出激光，激光能量进入激光准直模块后，进行激光能的空间传输，将激光能传输给能量接收器；

所述能量接收器将接收到的激光能转换为负载可用的电能，所述能量接收器包括激光电池和电能管理模块，所述激光电池接收激光能量并转化为电能输入至电能管理模块，由电能管理模块进行存储或供给负载使用。

2.根据权利要求1所述的可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，其特征在于：所述激光器为光纤耦合半导体激光器，所述激光器的整体尺寸为337mm×420mm×174mm。

3.根据权利要求1所述的可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，其特征在于：所述能量接收器还包括蓄电池和储能充电器。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，其特征在于：所述激光准直模块包括激光准直基座、准直透镜和六维光纤输出头调整架，所述激光准直基座上两侧分别焊接有六维光纤输出头调整架和准直透镜，所述六维光纤输出头调整架上安装有六维光纤输出头，所述六维光纤输出头通过调节件安装在六维光纤输出头调整架上。

5.根据权利要求4所述的可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，其特征在于：所述能量采集装置的激光传输过程中，通过激光准直模块可控制有源区厚度大于2μm，形成窄带隙具有源区，所述窄带隙具有源区的高的折射率与两边低折射率的宽带隙层构成一个限制光子在有源区内的介质光波导，使能量采集装置以低的阀值电流，得到高的输出功率，连续地长时间在室温下工作。

6.根据权利要求5所述的可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，其特征在于：所述能量采集装置是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用的，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用。

7.根据权利要求6所述的可充电变压器光纤测温节点能量采集装置，其特征在于：所述粒子数反转的发光粒子为激活粒子，所述激活粒子为由包含有亚稳态的三能级结构或四能级结构的原子组成。

8.一种权利要求1至7任一项权利要求所述可充电变压器光纤测温节点能量采集装置的激光能量传输系统包括半导体激光器、光电池板和能量管理单元。

9.一种权利要求8所述可充电变压器光纤测温节点能量采集装置的调试方法，其特征在于：包括如下步骤，

第一步，调整光纤输出头，将激光器的六维光纤输出头放入激光准直模块中的调整架上；

第二步，放置光电池板，在距离光源3m处放置光电池板，使激光准直模块瞄准光电池板，使激光光斑打到光电池板中央；

第三步，为蓄电池充电，打开激光器，调节激光器的输出功率50W，对能量接收装置进行长时间照射，为能量管理模块中的蓄电池充电，当蓄电池中的开路电压由9.6V上升至12.6V时，完成充电；

第四步，开路电压测试，测试能量管理模块中蓄电池的开路电压；

第五步，输出功率测试，能量采集装置在不同大小的驱动电流的驱动下，输出功率与电流呈线性关系，满足激光供能10光伏电池吸收峰的条件，波长单色性好。

10.根据权利要求9所述的可充电变压器光纤测温节点能量采集装置的调试方法，其特征在于：所述能量采集装置的阈值电流为1.6A，中心波长为805.2nm。