CN211553128U - 一种用于储能锂电池温度监测的光纤光栅测温系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于储能锂电池温度监测的光纤光栅测温系统，包括光纤光栅传感器，内置光源的光纤光栅调制解调仪，以及上位机；所述光纤光栅传感器与所述光纤光栅调制解调仪内的环形器耦合，所述光纤光栅调制解调仪的输出端与上位机的输入端电性连接；所述光纤光栅传感器包括：绕设于多个单体电池并与所述单体电池接触的光纤，光纤上设有一个或多个光纤光栅，所述光纤光栅的反射率低于0.1％。光纤光栅传感器精度高、响应快，极大提高了系统的容量。以超低反射率光纤光栅作为传感单元，可实现大容量监测点的快速测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种用于储能锂电池温度监测的光纤光栅测温系统。
背景技术
储能锂电池系统需要对大量的单体锂电池进行工作温度监测，由于光纤温度监测方法受电磁场及电化学反应干扰小，光纤传感器尺寸小，绝缘性好，因此，该技术可用实现对储能电池组的温度监测。光纤温度监测方法目前主要有光纤布拉格光栅(FBG)传感器和分布式光纤传感器。
然而，布拉格光栅不能利用一根光纤实现大量的电池温度监测，难以满足储能系统单体电池测温需求。分布式测温系统则存在测温精度不高、测量速率低、以及空间分辨率低的缺点，要实现对每一个单体电池进行准确监测，需采取特殊的缠绕方式，布设方法复杂，成本高。这些缺点容易导致电池系统的热失控问题，从而危及整个储能系统的安全运行。
实用新型内容
为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种用于储能锂电池温度监测的光纤光栅测温系统。
为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
一种用于储能锂电池温度监测的光纤光栅测温系统，包括光纤光栅传感器，内置光源的光纤光栅调制解调仪，以及上位机；所述光纤光栅传感器与所述光纤光栅调制解调仪内的环形器耦合，所述光纤光栅调制解调仪的输出端与上位机的输入端电性连接；其特征在于，
所述光纤光栅传感器包括：绕设于多个单体电池并与每一个所述单体电池接触的光纤，光纤上设有一个或多个光纤光栅，所述光纤光栅的反射率低于0.1％。
进一步地，所述光纤数量为1根。
进一步地，所述多个光纤光栅之间的间距最小为0.5m。
进一步地，所述光纤光栅调制解调仪包括：光源、调制器、光放大器、环形器、光探测器、AD转换器以及FPGA模块；
光源输出端与调制器的输入端电性连接，调制器的输出端与光放大器的输入端电性连接，光放大器的输出端通过环形器与光纤光栅传感器耦合，环形器与光探测器的输入端电性连接，光探测器的输出端与AD转换器的输入端电性连接，AD转换器的输出端与FPGA模块的输入端电性连接。
进一步地，所述FPGA模块包括依次电性连接的取样控制子模块、数据实时处理子模块以及数据传输子模块。
进一步地，所述光源为宽带光源。
本实用新型的有益效果是：
超低反射率光纤光栅传感器结合了FBG传感器与光纤分布式传感器的优点，在保持传统FBG传感精度高、响应快等特点的同时，极大提高了系统的容量。
以超低反射率光纤光栅作为传感单元，降低系统中光栅之间的串扰，使单通道的传感器复用数量超过5000个，相对于传统的FBG传感器，系统容量提升100倍以上，可实现大容量监测点的快速测量。
此外，采用包括超低反射率光纤光栅传感器的光纤光栅测温系统进行电池温度监测，测量频率高，精度高，易于布设。各光纤光栅之间没有熔接点，不仅降低损耗，而且显著提高了系统的可靠性和长期稳定性，对保障储能系统电池组的安全高效运行具有较好的实用价值。
附图说明
图1为本实用新型的光纤光栅测温系统示意图。
【附图标记说明】
1：光纤；
2：光纤光栅；
3：储能锂电池；
4：光纤光栅调制解调仪。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
实施例一
参见图1，本实施例涉及一种用于储能锂电池3温度监测的光纤光栅测温系统，包括光纤光栅传感器，内置光源的光纤光栅调制解调仪4，以及上位机；所述光纤光栅传感器与所述光纤光栅调制解调仪内的环形器耦合，所述光纤光栅调制解调仪的输出端与上位机的输入端电性连接；
所述光纤光栅传感器包括：绕设于多个单体电池并与每一个所述单体电池接触的光纤1，光纤上设有一个或多个光纤光栅2，所述光纤光栅的反射率低于0.1％。
由于光纤光栅反射率的大幅降低，其复用性能、传感方式、解调技术都不同于传统的光纤光栅技术，本实施例了的超低反射率光纤光栅传感系统结合了传统光纤分布式传感与FBG传感的优点，在保持传统FBG传感精度高、响应快等特点的同时，极大提高了系统的容量。
所述超低反射率光纤光栅传感器所述光纤数量仅为一根，通过绕设的方式确保光纤接触每一个单体电池，光纤上设有的光纤光栅可以根据单体电池个数需求一次制作完成，通过一根光纤的绕行，实现了对每个单体电池的温度监测。
所述光纤光栅的间距可以根据系统需求选择，可实现小于0.5m分辨率，同时测量频率高，精度高，易于布设。
以超低反射率光纤光栅作为传感单元，降低系统中光栅之间的串扰，使单通道的传感器复用数量超过5000个，相对于传统的FBG传感器，系统容量提升100倍以上，可实现大容量监测点的快速测量。
实施例二
本实施例中，所述光纤光栅测温系统通过测量光路感知光栅中心波长变化，能监测到电池温度变化导致的波长漂移，通过标定实验可以得出波长漂移和温度之间的关系式。将测得的模拟波长信号传送给AD转换器进行采样，然后送至FPGA模块进行运算和处理，最后，在上位机上显示监测温度信息，实现对数据存储和管理，以及超温报警。
采用包括超低反射率光纤光栅传感器的光纤光栅测温系统进行电池温度监测，测量频率高，精度高，易于布设。各光纤光栅之间没有熔接点，不仅降低损耗，而且显著提高了系统的可靠性和长期稳定性，对保障储能系统电池组的安全高效运行具有较好的实用价值。
进一步地，所述光纤光栅调制解调仪包括：光源、调制器、光放大器、环形器、光探测器、AD转换器以及FPGA模块；
光源输出端与调制器的输入端电性连接，调制器的输出端与光放大器的输入端电性连接，光放大器的输出端通过环形器与光纤光栅传感器耦合，环形器与光探测器的输入端电性连接，光探测器的输出端与AD转换器的输入端电性连接，AD转换器的输出端与FPGA模块的输入端电性连接。
其中，所述FPGA模块包括依次电性连接的取样控制子模块、数据实时处理子模块以及数据传输子模块。
所述光源可以为宽带光源等适用于电池测温的任何光源。
采用超低反射率光纤光栅的测温系统主要基于光栅在温度的作用下，出现热膨胀效应，栅距发生变化，从而导致波长的漂移，解调系统通过测量波长的漂移，来解算温度的数值。针对信号的定位，引入脉冲重合度与信号强度的线性关系，可实现对光栅位置实现精确定位。
以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于储能锂电池温度监测的光纤光栅测温系统，包括光纤光栅传感器，内置光源的光纤光栅调制解调仪，以及上位机；所述光纤光栅传感器与所述光纤光栅调制解调仪内的环形器耦合，所述光纤光栅调制解调仪的输出端与上位机的输入端电性连接；其特征在于，
所述光纤光栅传感器包括：绕设于多个单体电池并与每一个所述单体电池接触的光纤，光纤上设有一个或多个光纤光栅，所述光纤光栅的反射率低于0.1％。
2.如权利要求1所述的光纤光栅测温系统，其特征在于，
所述光纤数量为1根。
3.如权利要求1所述的光纤光栅测温系统，其特征在于，
所述多个光纤光栅之间的间距最小为0.5m。
4.如权利要求1所述的光纤光栅测温系统，其特征在于，
所述光纤光栅调制解调仪包括：光源、调制器、光放大器、环形器、光探测器、AD转换器以及FPGA模块；
光源输出端与调制器的输入端电性连接，调制器的输出端与光放大器的输入端电性连接，光放大器的输出端通过环形器与光纤光栅传感器耦合，环形器与光探测器的输入端电性连接，光探测器的输出端与AD转换器的输入端电性连接，AD转换器的输出端与FPGA模块的输入端电性连接。
5.如权利要求4所述的光纤光栅测温系统，其特征在于，
所述FPGA模块包括依次电性连接的取样控制子模块、数据实时处理子模块以及数据传输子模块。
6.如权利要求4所述的光纤光栅测温系统，其特征在于，
所述光源为宽带光源。
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