CN202075063U - 一种电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器 - Google Patents

Abstract

一种电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器，它包括布拉格光栅光纤和封装壳，其特征在于：布拉格光栅光纤在预拉伸和固化后，光纤布拉格光栅段的横截面积缩小为未拉伸前的μ倍，0＜μ＜1，光纤布拉格光栅放入薄片铝板的凹槽中,底部用耐高温胶封装固定于凹槽中。本传感器在保持良好线性度的同时，其测温精度大大提高，特别适合在电缆测温上应用。

Description

一种电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器

技术领域

本实用新型属于一种应用于电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器。

背景技术

1电力电缆实现温度在线监测的必要性

随着我国工业技术的发展，钢铁、电力等企业规模逐渐增大，现代化水平不断提高，对国民经济起到重要的作用。然而，不断出现的工业火灾事故，尤其是电缆隧道火灾事故，使钢铁、冶金、电力等企业的消防安全形势不容乐观。同时，钢铁、冶金及电力行业又是设备密集型行业，系统庞大、工艺复杂、设备贵重，系统自动化程度高。电缆隧道作为钢铁、冶金、电力行业的动脉，遍布全厂，其重要性不言而喻。在电缆隧道、电气地下室等场所电缆布置密集，数量巨大，环境恶劣，遇到电缆本身故障和外界火源，很容易引起电缆着火，而且火灾蔓延迅速，扑救困难。所以，具有较大火灾危险隐患的电缆隧道、电缆夹层、电气地下室等应作为重要的工业防火安全问题加以对待。

2  电力电缆温度在线监测系统现状

现有的电力电缆温度在线监测系统，从工作原理上来区分，主要有电信号传感器和光信号传感器两大类。电信号传感器包括传统的热电偶和热电阻传感器以及特殊的半导体传感器等类型；而光信号传感器主要有基于后向拉曼散射原理的分布式光纤测温系统和基于光纤光栅原理的测温系统两种类型。电信号传感器的工作原理是利用常规的感温器件把温度数据转换成电信号来进行测温。基于后向拉曼散射的分布式光纤测温系统的工作原理主要是根据入射光在光纤内通过时，由于光纤本体所处的温度不同而引起该处的光线散射率不同，进而影响光线发射端收到的散射光的强度发生变化，从而计算出该处的温度值。由于光线在光纤内的传播速度是一定的，因此根据发射端收到散射光的先后顺序和时间间隔就可以计算出光纤本体沿线的温度分布。

从使用的角度来讲，各种温度传感技术各有所长，例如传统的电信号传感器具有温度测量精度高、反应快的特点，但是电信号传感器存在布线复杂、易损坏、系统维护工作量大等缺点，且电信号传感器不具备自检功能，需要经常校验；而采用光信号传感器的后向拉曼散射技术可以对电缆沿线的温度分布进行测量，在长距离电缆温度在线监测方面具有一定的优势，但它对光源的要求特别高，光电监测设备造价随着电缆距离的增加而大幅度上升；采用光纤光栅原理的测温技术有以下特点：传输线路采用光纤光缆，抗电磁干扰能力强，使用准分子技术在光纤本体上制作的光纤光栅温度传感器的功能类似于点状的电信号温度传感器，不锈钢外壳或陶瓷封装，热反应时间短，在同一条检测回路中可以串连多个探头，从而实现对多个目标温度的快速准确测量。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种应用于电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器，比现有的光纤光栅温度传感器的测温精度更高。

本实用新型的技术方案是：一种电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器，它包括布拉格光栅光纤和封装壳，其特征在于：布拉格光栅光纤在预拉伸和固化后，光纤布拉格光栅段的横截面积缩小为未拉伸前的μ倍，0＜μ＜1，光纤布拉格光栅放入薄片铝板的凹槽中,底部用耐高温胶封装固定于凹槽中。

如上所述的电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器，其特征在于：薄片铝板的形状为薄条状,尺寸为10mm×40mm。

本实用新型的拉伸式光纤布拉格光栅传感器具有较好的线性度,其热灵敏度为裸光纤光栅的3.5倍, 为不锈钢外壳或陶瓷封装的光纤光栅的1.5-2.5倍，拉伸式光纤光栅温度传感器在保持良好线性度的同时，其测温精度大大提高，可以保持在±1℃以内，特别适合在电缆测温上应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

    图中标记的说明：入射光1，放射光2，光纤3，凹槽4，布拉格光栅5，铝板6.

参见图1。本实用新型实施例：用于电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器，它包括布拉格光栅光纤3和封装壳，其特征在于：布拉格光栅光纤3在预拉伸和固化后，光纤布拉格光栅5段的横截面积缩小为未拉伸前的μ倍，0＜μ＜1，光纤布拉格光栅5放入薄片铝板6的凹槽4中,底部用耐高温胶封装固定于凹槽4中。

如上所述的电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器，其特征在于：薄片铝板5的形状为薄条状,尺寸为10mm×40mm。

由于采用了拉伸式处理和薄片铝板封装，本实用新型的光纤布拉格光栅传感器具有较好的线性度, 为传统不锈钢外壳或陶瓷封装的光纤光栅的1.5-2.5倍，拉伸式光纤光栅温度传感器在保持良好线性度的同时，其测温精度大大提高，可以保持在±1℃以内，特别适合在电缆测温上应用。

此外，目前在实际电力电缆及接头测温系统中,温度传感器一般直接系带捆绑或胶带粘贴在电缆接头的表面。这种安装方式会因为受到环境温度和空气对流的影响而使传感器测量的温度值产生一定的误差,即测量温度低于被测电缆或接头的实际温度，这种情况会导致测温预警系统不能及时的发出预警信号,从而发生更大安全隐患。

我们对光纤光栅传感器的安装方式进行了优化设计,采用绝缘高压热缩带将光纤布拉格光栅传感器包绕在电缆接头的外表面,缠绕厚度>4 mm。用包绕安装方式安装的传感器测量的温度比用直接安装方式安装的传感器测量的温度约高18℃,包绕安装方式能更准确地反映电缆接头线芯的温度变化情况。这是因为采用包绕方式安装传感器时,测量的温度值受环境温度和空气对流的影响较小,更加接近实际温度值。这种方式在不影响电缆及接头的结构特性和安全运行的情况下,既保护了温度传感器,又提高了温度监测的准确性。所以包绕安装方式安装光纤布拉格光栅传感器更适合实际工程的需要。

Claims (2)

1.一种电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器，它包括布拉格光栅光纤和封装壳，其特征在于：布拉格光栅光纤在预拉伸和固化后，光纤布拉格光栅段的横截面积缩小为未拉伸前的μ倍，0＜μ＜1，光纤布拉格光栅放入薄片铝板的凹槽中,底部用耐高温胶封装固定于凹槽中。

2.如权利要求1所述的电缆测温的光纤布拉格光栅温度传感器，其特征在于：薄片铝板的形状为薄条状,尺寸为10mm×40mm。