CN110726493A - 用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置。本发明的传输光纤光栅配置于车辆体内，传输光纤光栅的尾纤与光纤光栅解调装置相连，传输光纤光栅的另一侧与光纤光栅温度传感器相连，数据处理装置与光纤光栅解调装置连接，光纤光栅温度传感器配置在车辆体的电气连接点端口内部，光纤光栅温度传感器包括光纤、温度感知组件、铠装护管，光纤一端自由端，另一端固定端，温度感知组件固定于光纤中间，温度感知组件两端为光纤出孔，温度感知组件两端的引出光纤设置铠装护管。本发明的装置具有结构微型简单，安装方便，温度灵敏度高，满足列车频繁振动的恶劣工作环境等优点。

Description

用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置。

背景技术

列车车辆电气连接点处安装温度监测装置，可以缩短电气设备故障处理的时间,减少设备损坏率,提高供电可靠性和安全性,增加企业和社会效益。目前报道列车车辆电气连接点等电力设备中常用的温度监测设备多是电传感器。中国发明专利CN201010210601.7公开了一种配电变压器出线连接点超温报警器,包括信号采集电路,信号判断电路,光端机电路，光纤通信电缆，配网智能控制中心，可以实现对电气出线导线连接处的温度在线监测。但上述基于电传感器原理的信号传输系统容易受到电磁干扰，短电气设备故障处理的时间较长，而且均未考虑温度补偿问题。

光纤光栅传感技术因具有体积细微、光信号传输抗电磁干扰、可多个光纤光栅串接复用、易于组网测量、可实时在线和长期检测等突出优势，得到了列车车辆电气温度监测领域的重视。

在现有技术中，中国专利CN 200920351893.9公布的一种并行多点式光纤温度传感器，通过阵列波导光栅和被环氧树脂封装的光纤传感头相结合可实现高分辨率的并行多点温度测量，但定位精度较低且不具备光纤光栅传感的诸多优势，应用受限。中国专利CN201020531803.7涉及一种全光纤电流互感器，其中包括采用光缆连接的传感光纤和电子传感器,虽然可以实现高精度、高可靠测量，但是无法实现实时在线检测。光纤光栅传感系统多用于电器柜的开关节点处用于采集温度信号，中国专利CN201520388725.2公开了一种开关柜温度在线监测装置，光纤温度传感器接入装置主控制器，并安装在开关柜内的开关触头、母线和电缆接头位置，实现对开关柜的内部温度进行在线监测；中国专利CN200820228388.0公开了一种光纤光栅电力温度监测系统,通过光纤光栅温度传感器采集高压开关柜内的测点部位和实时温度值,通过终端盒及传输光缆传输到光纤光栅解调仪,对温度信号进行光电解调,当开关柜触头发生过热故障时,明确发生故障的部位,由于系统能指示出故障发生的准确部位,因此能有效指导检修工作；中国专利CN201120457030.7涉及了一种电力温度控制系统，当高压开关柜内温度过高时，可通过PLC控制风扇电机运行。但是对应用于列车车辆电气连接点这种工作环境还未有专利涉及。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置。车辆与车辆之间的电插座两端子可能由于振动等原因带来接触不良，产生火花发热，温度过高，易引起火灾，需要对列车车辆连接点处进行温度监测。本发明提出了用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测系统，解决了现有传感器未能设置于列车车辆电气连接点的问题，适用于各种列车车辆连接点处需测量的场合。

本发明的技术方案是：用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，包括列车车辆电气连接点、光纤光栅温度传感器，光纤光栅温度传感器用于感知温度变化并向传输光纤光栅输入温度信号，其特征在于：传输光纤光栅配置于车辆体内，传输光纤光栅的尾纤与光纤光栅解调装置相连，传输光纤光栅的另一侧与光纤光栅温度传感器相连，数据处理装置与光纤光栅解调装置连接，光纤光栅温度传感器配置在车辆体的电气连接点端口内部，光纤光栅温度传感器包括光纤、温度感知组件、铠装护管，光纤一端自由端，另一端固定端，温度感知组件固定于光纤中间，温度感知组件两端为光纤出孔，温度感知组件两端的引出光纤设置铠装护管。

根据如上所述的用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，其特征在于：所述的铠装护管通过螺纹、螺栓、过盈配合或焊接等方式与温度感知组件相连。

根据如上所述的用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，其特征在于：所述的电气连接点端口为DC110V电气连接点端口。

根据如上所述的用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，其特征在于：所述的电气连接点端口为DC600V电气连接点端口。

根据如上所述的用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，其特征在于：光纤光栅温度传感器还包括二层保护层；第一层为铝制薄片，铝制薄片将光纤光栅温度传感器包裹在其内，从而实现对光纤光栅温度传感器进行首层保护；第二层采用聚氨酯聚合物涂层涂抹在光纤光栅温度传感器外层。

本发明可以产生的有益效果是：该光纤光栅传感器用于列车车辆电气连接点处，同时具有结构微型简单，安装方便，温度灵敏度高，温度测量结果效果好，满足列车频繁振动的恶劣工作环境等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个最优实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明光纤光栅传感监测装置。

图2所示为光纤温度传感器。

图3所示为常见列车车辆电气连接点端口结构图。

附图标记说明：列车车辆电气连接点1、光纤光栅温度传感器2、车辆体3、传输光纤光栅4、光纤光栅解调装置5、数据处理装置6、光纤7、温度感知组件8、铠装护管9、DC110V电气连接点端口10、DC600V电气连接点端口11。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例公开了一种用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，光纤光栅传感器安装于列车车辆电气连接点处作为被测物体，通过检测与被测物体一同温度变化的光纤光栅传感器中的光纤光栅的温度情况，从而实现测得被测物体的温度情况。

如图1所示，本发明的光纤光栅传感监测装置示意图，光纤光栅传感监测装置包括列车车辆电气连接点1，配置在电气连接点端口内部微型光纤光栅温度传感器2，光纤光栅温度传感器2用于感知温度变化并向传输光纤光栅4输入温度信号，传输光纤光栅4配置于车辆体3内，传输光纤光栅4的尾纤与光纤光栅解调装置5相连，传输光纤光栅4的另一侧与光纤光栅温度传感器2相连，数据处理装置6与光纤光栅解调装置5连接，数据处理装置6通过传输光纤光栅4的波长漂移量解调出温度信号的具体数值，实现温度检测，并显示出来。需要说明的是：数据处理装置6的数据处理方式不限于是：数据展示、数据分析、数据计算、和数据图形化，如数据处理装置6为PC、显示设备、处理器等。

如图2所示，本发明的光纤光栅温度传感器2包括光纤7、温度感知组件8、铠装护管9，光纤7一端自由端，另一端固定端，温度感知组件8固定于光纤7中间，温度感知组件8两端为光纤7出孔，引出光纤7用铠装护管9进行保护，铠装护管9可以通过不限于是螺纹、螺栓、过盈配合、焊接等方式与温度感知组件相连。由于铠装护管9安装在温度感知组件8两侧，所以铠装护管9不但能够保护温度感知组件8，而且不影响温度对温度感知组件8的影响。

本发明的光纤光栅温度传感器2还可以包括二层保护层；第一层为铝制薄片，铝制薄片将光纤光栅温度传感器2包裹在其内，从而事先对光纤光栅温度传感器2进行首层保护；第二层为聚氨酯聚合物涂层涂抹在光纤光栅温度传感器2外层，通过大面积裹覆，实现对光纤光栅温度传感器2的二层保护；通过该处理，可使极大的提升光纤光栅温度传感器2抗振动性能和防水性能，满足列车频繁振动的恶劣工作环境。

如图3所示，常见电插座连接端口有DC110V电气连接点端口10和DC600V电气连接点端口11，光纤光栅温度传感器2通过端口进入列车车辆电气连接点内部。

以下结合图1详细说明本实施例中光纤温度传感器的具体实施方式：

一个实施例中，当列车车辆电气连接点1温度发生变化时，传输光纤光栅4传导温度信号，当光纤光栅温度传感器2感知温度变化，光纤光栅温度传感器2两端处于自由状态，从而实现感知温度的变化情况，引起光纤光栅中心波长发生漂移。

在一个实施例中，参考图1，光纤光栅温度传感器2的感知信号通过传输光纤光栅4进行传输，传输光纤光栅4通过车辆体3引出，保证信号传输至解调装置5及数据处理装置6。

在一个实施例中，参考图1，传输光纤光栅4的尾纤与光纤光栅解调装置5相连，数据处理装置6通过光纤光栅解调装置5连接光纤光栅温度传感器2，通过光纤光栅温度传感器2的波长漂移量解调出温度信号的具体数值，实现温度检测。需要说明的是：数据处理装置6的数据处理方式不限于是：数据展示、数据分析、数据计算、和数据图形化，如数据处理装置6为PC、显示设备、处理器等。

本实施例中所描述的数据处理装置6可以是直接嵌入的硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合，软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。存储媒介可以与数据处理装置6连接，以使得数据处理装置6可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到数据处理装置中。

另外，结合图1可以实现本发明传感监测系统的安装与检测。

参考图1，该新型光纤光栅传感监测装置示意图包括光纤光栅温度传感器2，传输光纤光栅4，光纤光栅解调装置5，数据处理装置6。

参考图2，该新型光纤光栅温度传感器2示意图包括光纤7，温度感知组件8，铠装护管9。

安装时，首先将温度感知组件8封装于光纤7的中心位置，光纤7一端处于自然状态，一端处于固定状态，该温度感知组件8主要感应周围温度变化，然后将温度变化传导给光纤7。故安装时光纤7一端处于自然状态，中间感知组件8固定，并测试其灵敏度。

接着，将铠装护管9固定在感知组件8的两端，光纤7的一端尾纤通过铠装护管9的光纤出孔引出。

接着，在每个列车车辆电气连接点1处进行打磨并清洁，用无尘纸蘸取少量酒精，对列车车辆电气连接点1进行擦拭，确认安装位置干净干燥且无油污等后再进行光纤光栅温度传感器2的安装，将光纤光栅温度传感器2用电缆工业专用黏合剂固定于既定待测点，用力的按压传感器的正面，最后用传感器专用固定卡将光纤光栅温度传感器2固定；铝制薄片对光纤光栅温度传感器2进行首层保护；使用聚氨酯聚合物涂层对监测位置进行进行大面积裹覆，作为二层保护；对传输光纤光栅4与光纤光栅温度传感器2连接处进行加固处理；在整个监测外表面使用防水材料进行保护。

再接着，传输光纤光栅4通过车辆体3，每隔一定距离用电缆工业专用黏合剂将传输光纤光栅4固定于车辆体3通道内。

最后，将传输光纤光栅4的尾纤与光纤光栅解调装置5相连接，数据处理装置6与光纤光栅解调装置5相连，通过对振动和外界环境温度变化信息的漂移量信号进行分析，可以检测出振动和外界温度的变化。

本实施例的光纤光栅传感监测装置，可以同时用于电力柜等电路连接部位，适用的工作环境更为广泛。此外，基于自身结构简单，因此便于安装和维护。

应当理解，本发明实施例中提到的第一和第二等限定词，仅仅为了更清楚地描述本发明实施例的技术方案使用，并不能用以限制本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，包括列车车辆电气连接点、光纤光栅温度传感器，光纤光栅温度传感器用于感知温度变化并向传输光纤光栅输入温度信号，其特征在于：传输光纤光栅配置于车辆体内，传输光纤光栅的尾纤与光纤光栅解调装置相连，传输光纤光栅的另一侧与光纤光栅温度传感器相连，数据处理装置与光纤光栅解调装置连接，光纤光栅温度传感器配置在车辆体的电气连接点端口内部，光纤光栅温度传感器包括光纤、温度感知组件、铠装护管，光纤一端自由端，另一端固定端，温度感知组件固定于光纤中间，温度感知组件两端为光纤出孔，温度感知组件两端的引出光纤设置铠装护管。

2.根据权利要求1所述的用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，其特征在于：所述的铠装护管通过螺纹、螺栓、过盈配合或焊接等方式与温度感知组件相连。

3.根据权利要求1所述的用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，其特征在于：所述的电气连接点端口为DC110V电气连接点端口。

4.根据权利要求1所述的用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，其特征在于：所述的电气连接点端口为DC600V电气连接点端口。

5.根据权利要求1所述的用于列车车辆电气连接点的光纤光栅温度传感监测装置，其特征在于：光纤光栅温度传感器还包括二层保护层；第一层为铝制薄片，铝制薄片将光纤光栅温度传感器包裹在其内，从而实现对光纤光栅温度传感器进行首层保护；第二层采用聚氨酯聚合物涂层涂抹在光纤光栅温度传感器外层。

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