CN113607993B - 一种基于光纤光栅和fpga的耐压试验保护装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐压试验技术领域，具体为一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置及方法。一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置，适用于多样品测试系统，包括测温模块，中心波长设置单元，波长解调模块，FPGA模块，高压继电器模块和人机交互模块；所述测温模块包括电阻，一端与试验样品连接；光纤光栅温度传感器，其栅体与所述电阻粘合；多个所述测温模块的光纤光栅温度传感器的光纤端子以串联方式连接。本申请装置及方法能够同时对多样品测试系统的全部样品子系统进行电流检测以在多样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出哪个样品子系统将要被击穿，既能够有效保护多样品测试系统，又不会对多样品测试系统中的其他样品子系统造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及耐压试验技术领域，具体为一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置及方法。
背景技术
耐压试验是绝缘材料研究、电力设备出厂抽检试验、研究院校实验室经常要做的研究工作。在某些耐压试验中，测试样品达到击穿场强被击穿后，会在试验系统中产生很大的过载电流。多数试验系统会因无法承受测试样品击穿后的过载电流而导致损坏。传统的耐压试验系统大多采用空开、保险丝等方式对过载电流进行保护。传统的方式虽然对保护试验系统安全有一些作用，但是在测试样品被击穿后才断开系统电源，对试验系统多少都会造成一定的影响，长期使用后会使系统发生损坏，严重影响试验系统的使用寿命。因此，耐压试验系统的测试样品在其击穿前期、临近击穿时段对其进行准确判断并在高压电源端及时做出反馈控制对保护试验系统安全至关重要。
另外，当样品试验系统并联多个试验样品时，一旦某个试验样品因内部存有缺陷而发生击穿，则会导致整个试验系统的全部耐压试验被强迫中断。
再者，现有的耐压试验保护装置不能对样品击穿的整个过程进行记录，使得用户不能根据击穿数据更好地了解试验样品的耐压性能。
申请号为CN201922335994.3的实用新型公开了一种变压器工频耐压试验用测量保护装置，包含上均压环、水阻本体、下均压环、注水孔、排水孔、上电极和下电极，所述上电极和下电极分别置于上均压环和下均压环上，水阻本体设置在上均压环和下均压环之间，注水孔和排水孔设置在上均压环上；水阻本体包含绝缘筒和液体，液体通过注水孔注入绝缘筒内，液体为蒸馏水与自来水的混合水。当产品绝缘水平没有耐受住考核时，可以保护试验变压器，但是仍就会导致整个试验系统的全部耐压试验被强迫中断。
申请号为CN201720666291.7的实用新型公开了一种耐压击穿切除装置，包括装置本体，所述装置本体的一端设置有工频交流耐压试验系统和工频交流耐压试验系统保护装置，工频交流耐压试验系统保护装置与装置本体串接；所述装置本体包括支路A、支路B、支路C、支路D、支路E、支路F、支路X和支路N；所述支路A、支路B、支路C、支路D、支路E、支路F、支路X和支路N分别串接有试品A、试品B、试品C、试品D、试品E、试品F、试品X和试品N。当某支路上的样品被击穿后，会先通过设置在支路上的保护装置将支路与试验系统的电源切断，避免试验系统其他样品的耐压试验被强迫中断，但是其仍旧无法在测试样品被击穿前期预先将对应的支路断开，使得试验系统仍旧受到了一定损坏。
因此，需要对现有的耐压试验保护装置及方法进行改进。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置及方法，在不影响耐压试验的前提下，能够快速准确地提前判断出将要被击穿的样品测试子系统或提前判断出样品测试系统是否将要被击穿，有效保护了样品测试系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置，适用于多样品测试系统，包括测温模块，中心波长设置单元，波长解调模块，FPGA模块，高压继电器模块和人机交互模块；
所述测温模块包括
电阻，一端与试验样品连接；
光纤光栅温度传感器，其栅体与所述电阻粘合；
多个所述测温模块的光纤光栅温度传感器的光纤端子以串联方式连接；
所述中心波长设置单元用于设置每一所述光纤光栅温度传感器的中心波长使得任意两所述光纤光栅温度传感器在同一温度下的中心波长相差至少2纳米；
所述波长解调模块通过光纤与最前端的所述光纤光栅温度传感器的光纤端子连接，包括
光信号发射单元，用于以一定的频率发射光信号，所述光信号通过所述光纤传递给所述光纤光栅温度传感器以使所述波长解调模块与所述光纤光栅温度传感器信号连通；
数据采集单元，用于在所述波长解调模块与所述光纤光栅温度传感器信号连通时获取全部所述光纤光栅温度传感器的波长信号；
电阻温度计算单元，与所述数据采集单元连接，用于根据所述波长信号计算对应的电阻温度；
所述FPGA模块包括
温度判定单元，与所述电阻温度计算单元连接，用于将获得的电阻温度与温度阈值做比对以确定电阻温度大于温度阈值的波长信号；
电阻位置计算单元，与所述温度判定单元连接，用于根据所述波长信号计算对应的电阻位置；
控制信号产生单元，与所述电阻位置计算单元连接，用于根据所述电阻位置产生相应的控制信号；
所述高压继电器模块与所述控制信号产生单元连接，包括多个高压继电器，每一所述高压继电器与对应所述电阻的另一端连接，所述高压继电器根据所述控制信号实现与高压电源的通断连接；
所述人机交互模块包括用于设置温度阈值的参数设定单元。
本申请基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置能够同时对多样品测试系统的全部样品子系统进行电流检测以在多样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出哪个样品子系统将要被击穿，并能够快速将对应的样品子系统的电源切断，既能够有效保护多样品测试系统，又不会对多样品测试系统中的其他样品子系统造成影响。
作为优选，所述测温模块还包括
陶瓷套，套设在所述电阻及光纤光栅温度传感器外部；
环氧树脂套，套设在所述陶瓷套外部。
作为优选，所述FPGA模块还包括
数据记录单元，与所述电阻温度计算单元连接，用于记录每一所述测温模块的电阻的实时温度值；
所述人机交互模块与所述数据记录单元连接，还包括用于显示所述实时温度值的电阻温度显示单元。
一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置，适用于单样品测试系统，包括测温模块，中心波长设置单元，波长解调模块，FPGA模块，高压继电器模块和人机交互模块；
所述测温模块包括
电阻，一端与试验样品连接；
光纤光栅温度传感器，其栅体与所述电阻粘合；
所述中心波长设置单元用于设置所述光纤光栅温度传感器在某一温度下的中心波长；
所述波长解调模块通过光纤与所述光纤光栅温度传感器的光纤端子连接，包括
光信号发射单元，用于以一定的频率发射光信号，所述光信号通过所述光纤传递给所述光纤光栅温度传感器以使所述波长解调模块与所述光纤光栅温度传感器信号连通；
数据采集单元，用于在所述波长解调模块与所述光纤光栅温度传感器信号连通时获取所述光纤光栅温度传感器的波长信号；
电阻温度计算单元，与所述数据采集单元连接，用于根据所述波长信号计算电阻温度；
所述FPGA模块包括
温度判定单元，与所述电阻温度计算单元连接，用于将所述电阻温度与温度阈值做比对以确定所述电阻温度是否大于所述温度阈值；
控制信号产生单元，与所述温度判定单元连接，用于当所述电阻温度大于所述温度阈值时产生相应的控制信号；
所述高压继电器模块与所述控制信号产生单元连接，包括与所述电阻的另一端连接的高压继电器，所述高压继电器根据所述控制信号实现与高压电源的通断连接；
所述人机交互模块包括用于设置温度阈值的参数设定单元。
本申请基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置能够对单样品测试系统进行电流检测以在单样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出来，并能够快速将单样品测试系统的电源切断，能够有效保护单样品测试系统。
作为优选，所述测温模块还包括
陶瓷套，套设在所述电阻及光纤光栅温度传感器外部；
环氧树脂套，套设在所述陶瓷套外部。
作为优选，所述FPGA模块还包括
数据记录单元，与所述电阻温度计算单元连接，用于记录所述电阻的实时温度值；
所述人机交互模块与所述数据记录单元连接，还包括用于显示所述实时温度值的电阻温度显示单元。
一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法，采用上述耐压试验保护装置，包括以下步骤
L1启动光信号发射单元使其以一定的频率发射光信号，所述光信号通过光纤传递给光纤光栅温度传感器以使波长解调模块与所述光纤光栅温度传感器信号连通；
L2当所述波长解调模块与所述光纤光栅温度传感器信号连通时，数据采集单元获取全部所述光纤光栅温度传感器的波长信号；
L3电阻温度计算单元根据所述波长信号计算对应的电阻温度；
L4温度判定单元将获得的电阻温度与温度阈值做比对以确定电阻温度大于温度阈值的波长信号；
L5电阻位置计算单元对电阻温度大于温度阈值的波长信号进行计算以确定对应的电阻位置；
L6控制信号产生单元根据所述电阻位置产生相应的控制信号；
L7高压继电器模块根据所述控制信号断开与对应电阻的连接。
本申请基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法能够同时对多样品测试系统的全部样品子系统进行电流检测以在多样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出哪个样品子系统将要被击穿，并能够快速将对应的样品子系统的电源切断，既能够有效保护多样品测试系统，又不会对多样品测试系统中的其他样品子系统造成影响；且能够对测温模块的整个测温过程进行记录、保存和显示，以便于用户了解整个耐压试验过程中电阻的温度变化情况。
作为优选，所述L3还包括
通过数据记录单元记录每一所述测温模块的电阻的实时温度值并通过人机交互模块的电阻温度显示单元进行实时温度值显示。
一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法，采用上述耐压试验保护装置，包括以下步骤
S1启动光信号发射单元使其以一定的频率发射光信号，所述光信号通过光纤传递给光纤光栅温度传感器以使波长解调模块与所述光纤光栅温度传感器信号连通；
S2当所述波长解调模块与所述光纤光栅温度传感器信号连通时，数据采集单元获取所述光纤光栅温度传感器的波长信号；
S3电阻温度计算单元根据所述波长信号计算对应的电阻温度；
S4温度判定单元将获得的电阻温度与温度阈值做比对以确定所述电阻温度是否大于所述温度阈值；
S5当所述电阻温度大于所述温度阈值时，控制信号产生单元产生相应的控制信号；
S6高压继电器模块根据所述控制信号断开与电阻的连接。
本申请基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法能够对单样品测试系统进行电流检测以在单样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出来，并能够快速将单样品测试系统的电源切断，能够有效保护单样品测试系统；且能够对测温模块的整个测温过程进行记录、保存和显示，以便于用户了解整个耐压试验过程中电阻的温度变化情况。
作为优选，所述S3还包括
通过数据记录单元记录所述测温模块的电阻的实时温度值并通过人机交互模块的电阻温度显示单元进行实时温度值显示。
有益效果
本申请适用于多样品测试系统的基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置及方法能够同时对多样品测试系统的全部样品子系统进行电流检测以在多样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出哪个样品子系统将要被击穿，并能够快速将对应的样品子系统的电源切断，既能够有效保护多样品测试系统，延长了耐压测试系统的使用寿命，又不会对多样品测试系统中的其他样品子系统造成影响；且能够对测温模块的整个测温过程进行记录、保存和显示，以便于用户了解整个耐压试验过程中电阻的温度变化情况，即便于用户了解测试样品被击穿的整个过程；且能够适用于绝大部分耐压试验系统，适用性广。
本申请适用于单样品测试系统的基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置及方法能够对单样品测试系统进行电流检测以在单样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出来，并能够快速将单样品测试系统的电源切断，能够有效保护单样品测试系统，延长了耐压测试系统的使用寿命；且能够对测温模块的整个测温过程进行记录、保存和显示，以便于用户了解整个耐压试验过程中电阻的温度变化情况，即便于用户了解测试样品被击穿的整个过程；且能够适用于绝大部分耐压试验系统，适用性广。
附图说明
图1为本申请适用于多样品测试系统的基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置的结构示意图；
图2为本申请单个测温模块的结构示意图；
图3为本申请多个测温模块串联的结构示意图；
图4为本申请适用于多样品测试系统的基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一，如图1并结合图3所示，一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置，适用于多样品测试系统，包括测温模块1，中心波长设置单元，波长解调模块3，FPGA（现场可编程门阵列）模块4，高压继电器模块5和人机交互模块7。所述高压电源6与所述高压继电器模块5连接，用于给高压继电器模块5供电。
所述测温模块1包括电阻1-1和光纤光栅温度传感器1-2，电阻1-1的一端与试验样品2连接，当电阻1-1中有电流经过时，电阻1-1的温度会随之升高，光纤光栅温度传感器1-2的栅体与所述电阻1-1的外表面粘合，能够检测电阻1-1的温度并将温度信号转换成波长信号。
多个所述测温模块1的光纤光栅温度传感器1-2的光纤端子以串联方式连接，使得本申请耐压试验保护装置能够一次性采集全部测温模块1的波长信号，一方面只需要设置一个数据采集单元，降低了耐压试验保护装置的系统复杂度，另一方面波长信号同步采集，提高了耐压试验保护装置的实时同步响应。
所述中心波长设置单元用于设置每一所述光纤光栅温度传感器1-2的中心波长使得任意两所述光纤光栅温度传感器1-2在同一温度下的中心波长相差至少2纳米。例如，将1号光纤光栅温度传感器1-2在25℃下的中心波长设置成1542纳米，2号光纤光栅温度传感器1-2在25℃下的中心波长设置成1544纳米，3号光纤光栅温度传感器1-2在25℃下的中心波长设置成1546纳米，而每1摄氏度温度的改变会使中心波长发生大约13皮米的改变，因此，即便电阻温度发生很大改变，其波长信号还是会与其中心波长十分接近，使得多个测温模块1的波长信号能够有效区分。
所述波长解调模块3通过光纤8与最前端的所述光纤光栅温度传感器1-2的光纤端子连接，包括光信号发射单元和数据采集单元。光信号发射单元用于以一定的频率发射光信号，所述光信号通过所述光纤8传递给所述光纤光栅温度传感器1-2以使所述波长解调模块3与所述光纤光栅温度传感器1-2信号连通。数据采集单元用于在所述波长解调模块3与所述光纤光栅温度传感器1-2信号连通时获取全部所述光纤光栅温度传感器1-2的波长信号。
光纤8作为波长解调模块3与光纤光栅温度传感器1-2之间的通道，而光信号是载体，只有当波长解调模块3与光纤光栅温度传感器1-2之间的通道上有载体时，数据采集单元才能有效获取波长信号。即只有在光信号发射单元发射光信号的过程中，数据采集单元才获取各个测温模块1的实时波长信号。波长信号的采集频率与光信号发射的频率相同，具体可根据实际情况人为设定。光信号发射单元可以是单模激光发射器。
电阻温度计算单元与所述数据采集单元连接，用于根据所述波长信号计算对应的电阻温度。例如，采集的三条波长信号分别为1546.013纳米，1542.46纳米，1544.39纳米，那么，三条波长信号分别为对应的电阻温度是26℃，45℃，55℃。
所述FPGA模块4包括温度判定单元，电阻位置计算单元和控制信号产生单元。温度判定单元与所述电阻温度计算单元连接，用于将获得的电阻温度与温度阈值做比对以确定电阻温度大于温度阈值的波长信号。人机交互模块7包括用于设置温度阈值的参数设定单元，通过参数设定单元可以对温度阈值进行设定，例如，可以将温度阈值设定为50℃，那么电阻温度大于温度阈值的波长信号为1544.39纳米。
电阻位置计算单元与所述温度判定单元连接，用于根据所述波长信号计算对应的电阻位置，1544.39纳米的波长信号的中心波长为1544纳米，则其对应的是2号光纤光栅温度传感器1-2，即2号测温模块1的电阻1-1的电阻温度超过了温度阈值。
控制信号产生单元与所述电阻位置计算单元连接，用于根据所述电阻位置产生相应的控制信号，因为是2号电阻1-1的电阻温度超过了温度阈值，所以控制信号可以是0，1，0（如果所有电阻1-1的电阻温度都没有超过温度阈值，则制信号为0，0，0）。
所述高压继电器模块5与所述控制信号产生单元连接，包括多个高压继电器，每一所述高压继电器与对应所述电阻1-1的另一端连接，所述高压继电器根据所述控制信号实现通断。当控制信号为0，1，0时，高压继电器模块5控制与2号电阻1-1连接的高压继电器断开。
本申请基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置能够同时对多样品测试系统的全部样品子系统进行电流检测以在多样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出哪个样品子系统将要被击穿，并能够快速将对应的样品子系统的电源切断，既能够有效保护多样品测试系统，又不会对多样品测试系统中的其他样品子系统造成影响。
如图2所示，本申请的所述测温模块1还包括陶瓷套1-4和环氧树脂套1-3。陶瓷套1-4套设在所述电阻1-1及光纤光栅温度传感器1-2外部，起到了保温作用，避免电阻1-1产生的热量在空气中散掉，提高了光纤光栅温度传感器1-2的测温灵敏度。环氧树脂套1-3套设在所述陶瓷套1-4外部，环氧树脂套1-3具较好的绝缘性能和较低的导热系数，在不影响电阻1-1正常工作的前提下，一方面再次使电阻1-1表面的隔热性能增强，另一方面起到了保护光纤光栅温度传感器1-2的作用。
通过陶瓷套1-4和环氧树脂套1-3的设置，可以使电阻1-1出现击穿电流时温升加快，即提高了电阻1-1的温度敏感性，能够有效缩减光纤光栅温度传感器1-2测温的响应时间。
所述FPGA模块4还包括数据记录单元，数据记录单元与所述电阻温度计算单元连接，用于记录每一所述测温模块1的电阻1-1的实时温度值，从而将每个电阻1-1的测温时间点及相应的温度数据都保存下来，以便于用户后期了解整个耐压试验过程中电阻1-1的温度变化情况。所述人机交互模块7与所述数据记录单元连接，还包括用于显示所述实时温度值的电阻温度显示单元，用户可以通过电阻温度显示单元直观地查看每个测温模块1的电阻1-1的实时温度变化情况，进一步提高了用户了解整个耐压试验过程中温度变化的便利性。
一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法，采用实施例一所述的耐压试验保护装置，包括以下步骤L1启动光信号发射单元使其以一定的频率发射光信号，所述光信号通过光纤8传递给光纤光栅温度传感器1-2以使波长解调模块3与所述光纤光栅温度传感器1-2信号连通。L2当所述波长解调模块3与所述光纤光栅温度传感器1-2信号连通时，数据采集单元获取全部所述光纤光栅温度传感器1-2的波长信号。L3电阻温度计算单元根据所述波长信号计算对应的电阻温度，通过数据记录单元记录每一所述测温模块1的电阻1-1的实时温度值并通过人机交互模块7的电阻温度显示单元进行实时温度值显示。L4温度判定单元将获得的电阻温度与温度阈值做比对以确定电阻温度大于温度阈值的波长信号。L5电阻位置计算单元对电阻温度大于温度阈值的波长信号进行计算以确定对应的电阻位置。L6控制信号产生单元根据所述电阻位置产生相应的控制信号。L7高压继电器模块5根据所述控制信号断开与对应电阻1-1的连接。
本申请基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法能够同时对多样品测试系统的全部样品子系统进行电流检测以在多样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出哪个样品子系统将要被击穿，并能够快速将对应的样品子系统的电源切断，既能够有效保护多样品测试系统，又不会对多样品测试系统中的其他样品子系统造成影响；且能够对测温模块1的整个测温过程进行记录、保存和显示，以便于用户了解整个耐压试验过程中电阻1-1的温度变化情况。
实施例二，一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置，适用于单样品测试系统，包括测温模块1，中心波长设置单元，波长解调模块3，FPGA（现场可编程门阵列）模块4，高压继电器模块5和人机交互模块7。所述高压电源6与所述高压继电器模块5连接，用于给高压继电器模块5供电。
所述测温模块1包括电阻1-1和光纤光栅温度传感器1-2，电阻1-1的一端与试验样品2连接，当电阻1-1中有电流经过时，电阻1-1的温度会随之升高，光纤光栅温度传感器1-2的栅体与所述电阻1-1的外表面粘合，能够检测电阻1-1的温度并将温度信号转换成波长信号。
所述中心波长设置单元用于设置所述光纤光栅温度传感器1-2在某一温度下的中心波长，例如，将光纤光栅温度传感器1-2在25℃下的中心波长设置成1550纳米。
所述波长解调模块3通过光纤8与所述光纤光栅温度传感器1-2的光纤端子连接，包括光信号发射单元和数据采集单元。光信号发射单元用于以一定的频率发射光信号，所述光信号通过所述光纤8传递给所述光纤光栅温度传感器1-2以使所述波长解调模块3与所述光纤光栅温度传感器1-2信号连通。数据采集单元用于在所述波长解调模块3与所述光纤光栅温度传感器1-2信号连通时获取全部所述光纤光栅温度传感器1-2的波长信号。
光纤8作为波长解调模块3与光纤光栅温度传感器1-2之间的通道，而光信号是载体，只有当波长解调模块3与光纤光栅温度传感器1-2之间的通道上有载体时，数据采集单元才能有效获取波长信号。即只有在光信号发射单元发射光信号的过程中，数据采集单元才获取测温模块1的实时波长信号。波长信号的采集频率与光信号发射的频率相同，具体可根据实际情况人为设定。光信号发射单元可以是单模激光发射器。
电阻温度计算单元与所述数据采集单元连接，用于根据所述波长信号计算对应的电阻温度。例如，第一次采集的波长信号为1550.013纳米，第八次采集的波长信号为1550.52纳米，则第一次采集的波长信号对应的电阻温度为26℃，第八次采集的波长信号对应的电阻温度为65℃。
所述FPGA模块4包括温度判定单元和控制信号产生单元。温度判定单元与所述电阻温度计算单元连接，用于将获得的电阻温度与温度阈值做比对以确定所述电阻温度是否大于所述温度阈值。人机交互模块7包括用于设置温度阈值的参数设定单元，通过参数设定单元可以对温度阈值进行设定，例如，可以将温度阈值设定为60℃，那么第一次采集的波长信号其对应的电阻温度小于温度阈值，第八次采集的波长信号其对应的电阻温度大于温度阈值。
控制信号产生单元与所述温度判定单元连接，用于当所述电阻温度大于所述温度阈值时产生相应的控制信号，因为第八次采集的波长信号其对应的电阻温度大于温度阈值，所以控制信号产生单元相应产生控制信号。
所述高压继电器模块5与所述控制信号产生单元连接，包括与所述电阻1-1的另一端连接的高压继电器，所述高压继电器接收到控制信号后将高压继电器断开。
本申请基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置能够对单样品测试系统进行电流检测以在单样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出来，并能够快速将单样品测试系统的电源切断，能够有效保护单样品测试系统。
如图2所示，本申请的所述测温模块1还包括陶瓷套1-4和环氧树脂套1-3。陶瓷套1-4套设在所述电阻1-1及光纤光栅温度传感器1-2外部，起到了保温作用，避免电阻1-1产生的热量在空气中散掉，提高了光纤光栅温度传感器1-2的测温灵敏度。环氧树脂套1-3套设在所述陶瓷套1-4外部，环氧树脂套1-3具较好的绝缘性能和较低的导热系数，在不影响电阻1-1正常工作的前提下，一方面再次使电阻1-1表面的隔热性能增强，另一方面起到了保护光纤光栅温度传感器1-2的作用。
通过陶瓷套1-4和环氧树脂套1-3的设置，可以使电阻1-1出现击穿电流时温升加快，即提高了电阻1-1的温度敏感性，能够有效缩减光纤光栅温度传感器1-2测温的响应时间。
所述FPGA模块4还包括数据记录单元，数据记录单元与所述电阻温度计算单元连接，用于记录电阻1-1的实时温度值，从而将电阻1-1的测温时间点及相应的温度数据都保存下来，以便于用户后期了解整个耐压试验过程中电阻1-1的温度变化情况。所述人机交互模块7与所述数据记录单元连接，还包括用于显示所述实时温度值的电阻温度显示单元，用户可以通过电阻温度显示单元直观地查看电阻1-1的实时温度变化情况，进一步提高了用户了解整个耐压试验过程中温度变化的便利性。
一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法，采用实施例二所述的耐压试验保护装置，包括以下步骤S1启动光信号发射单元使其以一定的频率发射光信号，所述光信号通过光纤8传递给光纤光栅温度传感器1-2以使波长解调模块3与所述光纤光栅温度传感器1-2信号连通。S2当所述波长解调模块3与所述光纤光栅温度传感器1-2信号连通时，数据采集单元获取所述光纤光栅温度传感器1-2的波长信号。S3电阻温度计算单元根据所述波长信号计算对应的电阻温度，通过数据记录单元记录所述测温模块1的电阻1-1的实时温度值并通过人机交互模块7的电阻温度显示单元进行实时温度值显示。S4温度判定单元将获得的电阻温度与温度阈值做比对以确定所述电阻温度是否大于所述温度阈值。S5当所述电阻温度大于所述温度阈值时，控制信号产生单元产生相应的控制信号。S6高压继电器模块5根据所述控制信号断开与电阻1-1的连接。
本申请基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法能够对单样品测试系统进行电流检测以在单样品测试系统被击穿前快速、准确地判断出来，并能够快速将单样品测试系统的电源切断，能够有效保护单样品测试系统；且能够对测温模块1的整个测温过程进行记录、保存和显示，以便于用户了解整个耐压试验过程中电阻1-1的温度变化情况，即便于用户了解样品测试系统被击穿的整个过程。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (2)
1.一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护装置，适用于多样品测试系统，其特征在于：包括测温模块（1），中心波长设置单元，波长解调模块（3），FPGA模块（4），高压继电器模块（5）和人机交互模块（7）；
所述测温模块（1）包括
电阻（1-1），一端与试验样品（2）连接；
光纤光栅温度传感器（1-2），其栅体与所述电阻（1-1）粘合；
多个所述测温模块（1）的光纤光栅温度传感器（1-2）的光纤端子以串联方式连接；
所述中心波长设置单元用于设置每一所述光纤光栅温度传感器（1-2）的中心波长使得任意两所述光纤光栅温度传感器（1-2）在同一温度下的中心波长相差至少2纳米；
所述波长解调模块（3）通过光纤（8）与最前端的所述光纤光栅温度传感器（1-2）的光纤端子连接，包括
光信号发射单元，用于以一定的频率发射光信号，所述光信号通过所述光纤（8）传递给所述光纤光栅温度传感器（1-2）以使所述波长解调模块（3）与所述光纤光栅温度传感器（1-2）信号连通；
数据采集单元，用于在所述波长解调模块（3）与所述光纤光栅温度传感器（1-2）信号连通时获取全部所述光纤光栅温度传感器（1-2）的波长信号；
电阻温度计算单元，与所述数据采集单元连接，用于根据所述波长信号计算对应的电阻温度；
所述FPGA模块（4）包括
温度判定单元，与所述电阻温度计算单元连接，用于将获得的电阻温度与温度阈值做比对以确定电阻温度大于温度阈值的波长信号；
电阻位置计算单元，与所述温度判定单元连接，用于根据所述波长信号计算对应的电阻位置；
控制信号产生单元，与所述电阻位置计算单元连接，用于根据所述电阻位置产生相应的控制信号；
所述高压继电器模块（5）与所述控制信号产生单元连接，包括多个高压继电器，每一所述高压继电器与对应所述电阻（1-1）的另一端连接，所述高压继电器根据所述控制信号实现与高压电源（6）的通断连接；
所述人机交互模块（7）包括用于设置温度阈值的参数设定单元；
所述测温模块（1）还包括
陶瓷套（1-4），套设在所述电阻（1-1）及光纤光栅温度传感器（1-2）外部；
环氧树脂套（1-3），套设在所述陶瓷套（1-4）外部；
所述FPGA模块（4）还包括
数据记录单元，与所述电阻温度计算单元连接，用于记录每一所述测温模块（1）的电阻（1-1）的实时温度值；
所述人机交互模块（7）与所述数据记录单元连接，还包括用于显示所述实时温度值的电阻温度显示单元。
2.一种基于光纤光栅和FPGA的耐压试验保护方法，采用权利要求1所述的耐压试验保护装置，其特征在于：包括以下步骤
L1启动光信号发射单元使其以一定的频率发射光信号，所述光信号通过光纤（8）传递给光纤光栅温度传感器（1-2）以使波长解调模块（3）与所述光纤光栅温度传感器（1-2）信号连通；
L2当所述波长解调模块（3）与所述光纤光栅温度传感器（1-2）信号连通时，数据采集单元获取全部所述光纤光栅温度传感器（1-2）的波长信号；
L3电阻温度计算单元根据所述波长信号计算对应的电阻温度；
L4温度判定单元将获得的电阻温度与温度阈值做比对以确定电阻温度大于温度阈值的波长信号；
L5电阻位置计算单元对电阻温度大于温度阈值的波长信号进行计算以确定对应的电阻位置；
L6控制信号产生单元根据所述电阻位置产生相应的控制信号；
L7高压继电器模块（5）根据所述控制信号断开与对应电阻（1-1）的连接；
所述L3还包括
通过数据记录单元记录每一所述测温模块（1）的电阻（1-1）的实时温度值并通过人机交互模块（7）的电阻温度显示单元进行实时温度值显示。
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