CN108917978A - 一种基于可调谐光纤f-p滤波器的电气设备运行温度测量系统 - Google Patents

一种基于可调谐光纤f-p滤波器的电气设备运行温度测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于可调谐光纤F‑P滤波器的电气设备运行温度测量系统,所述温度测量系统包括温度传感器、信号解调单元、宽带光源、信号转换单元、信号控制处理单元、数模转换器和低通滤波器;通过所述温度传感器采集被测部件的温度信号,所述温度信号经过所述信号解调单元、所述信号转换单元完成信号的解调转换处理,以数字信号输入所述信号控制处理单元,所述信号控制处理单元对输入的信号进行分析处理,并进行存储显示,若测得温度存在异常,及时发出报警信号以便工作人员及时处理。本发明提供一种基于可调谐光纤F‑P滤波器的电气设备运行温度测量系统,为电气设备安全运行提供有效的保障。

Description

一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量 系统
技术领域
本发明属于电力检测技术领域,一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统。
背景技术
随着科学技术的不断发展,现代电力工业也在朝着大容量、高电压的趋势不断发展,同时也对电力系统的安全运行要求越来越高。由于电气设备发生故障,从而导致停电停产甚至火灾等事故会造成一定的经济损失和不良影响。根据电气设备发生故障的情况和运行特点,采取相应的预防措施可以在一定程度上减少事故的发生,进而减少损失。相应的预防措施主要是对电气设备的运行情况进行实时监测,并采取相应的保护措施。对运行设备的运行温度以及重要部位的温度进行监测可以及时发现异常现象的发生,温度是诊断电气设备运行状态的重要参考量。
在电力系统中有很多高电压、大电流的电气设备,这些设备在运行时经常会出现温升过高的情况,如得不到及时排除将造成绝缘部件性能降低,甚至导致击穿,造成事故和重大经济损失。因此及时获取电气设备局部温度信息,以此诊断设备的运行状态并采取有效措施,是电气设备安全运行的重要保障。
发明内容
本发明提供一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,为电气设备安全运行提供有效的保障。
本发明具体为一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,所述温度测量系统包括温度传感器、信号解调单元、宽带光源、信号转换单元、信号控制处理单元、数模转换器和低通滤波器,所述温度传感器、所述信号解调单元、所述信号转换单元、所述信号控制处理单元、所述数模转换器和所述低通滤波器顺序连接,所述信号解调单元还分别与所述宽带光源、所述低通滤波器分别连接;通过所述温度传感器采集被测部件的温度信号,所述温度信号经过所述信号解调单元、所述信号转换单元完成信号的解调转换处理,以数字信号输入所述信号控制处理单元,所述信号控制处理单元对输入的信号进行分析处理,并进行存储显示,若测得温度存在异常,及时发出报警信号以便工作人员及时处理。
所述温度传感器采用光纤光栅温度传感器,绝缘性好,抗干扰能力强;所述宽带光源采用SLD半导体光源,输出中心波长为1550nm,工作波长范围为1510nm~1590nm,输出光功率为16.8dBm。
所述信号解调单元采用F-P可调谐滤波器,将宽带光源发出的光进行滤波后输出窄带光,所述窄带光和所述宽带光源组成窄带光源,在所述F-P可调谐滤波器的压电组件上加锯齿波驱动电压,进而周期性改变所述F-P可调谐滤波器的腔长,通过所述F-P可调谐滤波器的透射光在一定波长范围内进行周期性扫描,当扫描到与所述温度传感器的中心波长相同时,所述温度传感器会发出一个反射光波。
所述信号转换单元包括光电探测器、运算放大器和AD转换器,通过所述光电探测器将输入的光信号转换为电信号输入所述运算放大器,所述运算放大器对所述电信号进行反向放大后输出电压信号,再将所述电压信号输入所述AD转换器进行模数转换。
所述信号控制处理单元包含中央控制模块、信号处理模块、显示模块、存储模块、按键输入模块、通信模块和报警模块,所述中央控制模块分别与所述信号处理模块、所述显示模块、所述存储模块、所述按键输入模块、所述通信模块和所述报警模块相连接,所述信号控制处理单元通过所述显示模块、所述存储模块和所述按键输入模块预先输入被测设备中心波长最大值和最小值,所述信号处理模块能够对输入的数字信号进行数字滤波和谱分析,以数学运算的方式加工处理,通过所述中央控制器与测量的实际值相比较判断所述被测设备是否出现异常。
所述中央控制模块采用单片机,将测温点的反射中心波长与预先设定的被测设备中心波长最大值和最小值进行比较,若所述反射中心波长超出预先设定的中心波长的最大值,说明所述被测设备的运行温度异常,通过所述显示模块进行数据显示,并发出温度异常报警;若所述反射中心波长与历史数据相比较上升快,说明所述被测设备的温升异常,通过所述显示模块进行数据显示,并发出温升异常报警;若所述反射中心波长超出预先设定的中心波长的范围,说明所述温度传感器或光纤出现故障,通过所述显示模块进行数据显示,并发出温度采集设备故障报警;如果所述被测设备正在进行日常维护或经检查故障不严重且不能及时排除,暂时取消对测量结果的报警继续运行。
所述信号处理模块还包含由加法器和相位寄存器构成的相位累加器,所述相位累加器接收到一个时钟脉冲fa就累加一次频率控制字,输出相位量也随之增加,在参考时钟信号fc的作用下所述相位累加器对频率控制字持续累加,溢出输出锯齿波的波形抽样值,再进行相位-振幅转换,将振幅数据输入所述数模转换器进行数模转换,输出对应的模拟阶梯波信号,最后通过所述低通滤波器进行滤波整形得到所述锯齿波驱动电压信号。
所述显示模块、所述存储模块和所述按键输入模块还能够共同实现实时温度和历史温度的数值以及波形的显示,报警数据信息的查看,通过所述通信模块还能够远程监控设备运行状态,若发生故障及时发送信息至相关终端设备,所述相关终端设备包括计算机或手机。
附图说明
图1为本发明一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示,本发明的温度测量系统包括温度传感器、信号解调单元、宽带光源、信号转换单元、信号控制处理单元、数模转换器和低通滤波器,所述温度传感器、所述信号解调单元、所述信号转换单元、所述信号控制处理单元、所述数模转换器和所述低通滤波器顺序连接,所述信号解调单元还分别与所述宽带光源、所述低通滤波器分别连接;通过所述温度传感器采集被测部件的温度信号,所述温度信号经过所述信号解调单元、所述信号转换单元完成信号的解调转换处理,以数字信号输入所述信号控制处理单元,所述信号控制处理单元对输入的信号进行分析处理,并进行存储显示,若测得温度存在异常,及时发出报警信号以便工作人员及时处理。
所述温度传感器采用光纤光栅温度传感器,绝缘性好,抗干扰能力强;所述宽带光源采用SLD半导体光源,输出中心波长为1550nm,工作波长范围为1510nm~1590nm,输出光功率为16.8dBm。
所述信号解调单元采用F-P可调谐滤波器,将宽带光源发出的光进行滤波后输出窄带光,所述窄带光和所述宽带光源组成窄带光源,在所述F-P可调谐滤波器的压电组件上加锯齿波驱动电压,进而周期性改变所述F-P可调谐滤波器的腔长,通过所述F-P可调谐滤波器的透射光在一定波长范围内进行周期性扫描,当扫描到与所述温度传感器的中心波长相同时,所述温度传感器会发出一个反射光波。
所述信号转换单元包括光电探测器、运算放大器和AD转换器,通过所述光电探测器将输入的光信号转换为电信号输入所述运算放大器,所述运算放大器对所述电信号进行反向放大后输出电压信号,再将所述电压信号输入所述AD转换器进行模数转换。
所述信号控制处理单元包含中央控制模块、信号处理模块、显示模块、存储模块、按键输入模块、通信模块和报警模块,所述中央控制模块分别与所述信号处理模块、所述显示模块、所述存储模块、所述按键输入模块、所述通信模块和所述报警模块相连接,所述信号控制处理单元通过所述显示模块、所述存储模块和所述按键输入模块预先输入被测设备中心波长最大值和最小值,所述信号处理模块能够对输入的数字信号进行数字滤波和谱分析,以数学运算的方式加工处理,通过所述中央控制器与测量的实际值相比较判断所述被测设备是否出现异常。
所述中央控制模块采用单片机,将测温点的反射中心波长与预先设定的被测设备中心波长最大值和最小值进行比较,若所述反射中心波长超出预先设定的中心波长的最大值,说明所述被测设备的运行温度异常,通过所述显示模块进行数据显示,并发出温度异常报警;若所述反射中心波长与历史数据相比较上升快,说明所述被测设备的温升异常,通过所述显示模块进行数据显示,并发出温升异常报警;若所述反射中心波长超出预先设定的中心波长的范围,说明所述温度传感器或光纤出现故障,通过所述显示模块进行数据显示,并发出温度采集设备故障报警;如果所述被测设备正在进行日常维护或经检查故障不严重且不能及时排除,暂时取消对测量结果的报警继续运行。
所述信号处理模块还包含由加法器和相位寄存器构成的相位累加器,所述相位累加器接收到一个时钟脉冲fa就累加一次频率控制字,输出相位量也随之增加,在参考时钟信号fc的作用下所述相位累加器对频率控制字持续累加,溢出输出锯齿波的波形抽样值,再进行相位-振幅转换,将振幅数据输入所述数模转换器进行数模转换,输出对应的模拟阶梯波信号,最后通过所述低通滤波器进行滤波整形得到所述锯齿波驱动电压信号。
所述显示模块、所述存储模块和所述按键输入模块还能够共同实现实时温度和历史温度的数值以及波形的显示,报警数据信息的查看,通过所述通信模块还能够远程监控设备运行状态,若发生故障及时发送信息至相关终端设备,所述相关终端设备包括计算机或手机。
最后应该说明的是,结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到,本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,其特征在于,所述温度测量系统包括温度传感器、信号解调单元、宽带光源、信号转换单元、信号控制处理单元、数模转换器和低通滤波器,所述温度传感器、所述信号解调单元、所述信号转换单元、所述信号控制处理单元、所述数模转换器和所述低通滤波器依次顺序连接,所述宽带光源、所述低通滤波器均连接到所述信号解调单元;所述温度传感器采集被测部件的温度信号,所述温度信号经过所述信号解调单元、所述信号转换单元完成信号的解调转换处理,以数字信号输入所述信号控制处理单元,所述信号控制处理单元对输入的信号进行分析处理,并进行存储显示,若测得温度存在异常,及时发出报警信号以便工作人员及时处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,其特征在于,所述温度传感器采用光纤光栅温度传感器,绝缘性好,抗干扰能力强;所述宽带光源采用SLD半导体光源,输出中心波长为1550nm,工作波长范围为1510nm~1590nm,输出光功率为16.8dBm。
3.根据权利要求1所述的一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,其特征在于,所述信号解调单元采用F-P可调谐滤波器,将宽带光源发出的光进行滤波后输出窄带光,所述窄带光和所述宽带光源组成窄带光源,在所述F-P可调谐滤波器的压电组件上加锯齿波驱动电压,进而周期性改变所述F-P可调谐滤波器的腔长,通过所述F-P可调谐滤波器的透射光在一定波长范围内进行周期性扫描,当扫描到与所述温度传感器的中心波长相同时,所述温度传感器会发出一个反射光波。
4.根据权利要求1所述的一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,其特征在于,所述信号转换单元包括光电探测器、运算放大器和AD转换器,通过所述光电探测器将输入的光信号转换为电信号输入所述运算放大器,所述运算放大器对所述电信号进行反向放大后输出电压信号,再将所述电压信号输入所述AD转换器进行模数转换。
5.根据权利要求1所述的一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,其特征在于,所述信号控制处理单元包含中央控制模块、信号处理模块、显示模块、存储模块、按键输入模块、通信模块和报警模块,所述中央控制模块分别与所述信号处理模块、所述显示模块、所述存储模块、所述按键输入模块、所述通信模块和所述报警模块相连接,所述信号控制处理单元通过所述显示模块、所述存储模块和所述按键输入模块预先输入被测设备中心波长最大值和最小值,所述信号处理模块能够对输入的数字信号进行数字滤波和谱分析,以数学运算的方式加工处理,通过所述中央控制器与测量的实际值相比较判断所述被测设备是否出现异常。
6.根据权利要求5所述的一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,其特征在于,所述中央控制模块采用单片机,将测温点的反射中心波长与预先设定的被测设备中心波长最大值和最小值进行比较,若所述反射中心波长超出预先设定的中心波长的最大值,说明所述被测设备的运行温度异常,通过所述显示模块进行数据显示,并发出温度异常报警;若所述反射中心波长与历史数据相比上升快,说明所述被测设备的温升异常,通过所述显示模块进行数据显示,并发出温升异常报警;若所述反射中心波长超出预先设定的中心波长的范围,说明所述温度传感器或光纤出现故障,通过所述显示模块进行数据显示,并发出温度采集设备故障报警;如果所述被测设备正在进行日常维护或经检查故障不严重且不能及时排除,暂时取消对测量结果的报警继续运行。
7.根据权利要求5所述的一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,其特征在于,所述信号处理模块还包含由加法器和相位寄存器构成的相位累加器,所述相位累加器接收到一个时钟脉冲fa就累加一次频率控制字,输出相位量也随之增加,在参考时钟信号fc的作用下所述相位累加器对频率控制字持续累加,溢出输出锯齿波的波形抽样值,再进行相位-振幅转换,将振幅数据输入所述数模转换器进行数模转换,输出对应的模拟阶梯波信号,最后通过所述低通滤波器进行滤波整形得到所述锯齿波驱动电压信号。
8.根据权利要求5或6所述的一种基于可调谐光纤F-P滤波器的电气设备运行温度测量系统,其特征在于,所述显示模块、所述存储模块和所述按键输入模块还能够共同实现实时温度和历史温度的数值以及波形的显示,报警数据信息的查看,通过所述通信模块还能够远程监控设备运行状态,若发生故障及时发送信息至相关终端设备,所述相关终端设备包括计算机或手机。
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