專(zhuān)利名稱(chēng)：光傳感溫度監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造屬于溫度監(jiān)控領(lǐng)域，涉及光傳感遠(yuǎn)距離溫度監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
在超高壓輸電線(xiàn)路中，由于高壓電開(kāi)關(guān)或者變壓器等電氣設(shè)備，因某些原因會(huì)產(chǎn)生大量熱量，如果不能及時(shí)處理會(huì)導(dǎo)致高壓開(kāi)關(guān)或變壓器被燒毀，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)高壓電開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)和變壓器等設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)控非常重要。但是由于需要進(jìn)行溫度監(jiān)控的環(huán)境處于強(qiáng)電磁場(chǎng)中，一般的接觸式測(cè)溫方法難以解決絕緣問(wèn)題和電磁干擾問(wèn)題。采用非接觸式紅外輻射測(cè)溫法，測(cè)量結(jié)果易受環(huán)境影響，成本很高，而且不適合在高壓開(kāi)關(guān)柜等情況中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供一種光傳感遠(yuǎn)距離溫度監(jiān)控裝置，它可以在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境下工作，不受環(huán)境的影響，能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度和監(jiān)控可靠性。
為了達(dá)到上述目的，基本構(gòu)思是采用光學(xué)方法解決強(qiáng)電磁場(chǎng)中的絕緣和電磁干擾的問(wèn)題，利用材料的線(xiàn)性熱膨脹性質(zhì)，結(jié)合簡(jiǎn)單的光學(xué)原理進(jìn)行強(qiáng)電磁場(chǎng)中的溫度監(jiān)控。
基本技術(shù)方案是將反射鏡安裝在由熱膨脹系數(shù)不同的兩種材料構(gòu)成的感溫構(gòu)件上，感溫構(gòu)件可以是二支架結(jié)構(gòu)也可以是雙金屬片結(jié)構(gòu)，感溫構(gòu)件與測(cè)溫點(diǎn)接觸或盡量靠近，一束準(zhǔn)直光照射在反射鏡上，從反射鏡反射的光被接收器接受，通過(guò)接收器輸出信號(hào)與處理裝置相連，處理裝置具有光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、數(shù)據(jù)處理、記錄顯示、報(bào)警等功能裝置，可按接收器的位置指示對(duì)被測(cè)電氣設(shè)備的溫度進(jìn)行監(jiān)控。
所謂二支架結(jié)構(gòu)是用兩種不同的熱膨脹系數(shù)的材料分別制成兩個(gè)支撐反射鏡的支架；所謂雙金屬片是指熱膨脹系數(shù)不同的兩種金屬粘結(jié)在一起形成的片狀材料，雙金屬片結(jié)構(gòu)有兩種形式，一種與二支架結(jié)構(gòu)類(lèi)似，當(dāng)由兩種金屬材料制成的支架完全粘連在一起時(shí)就成為雙金屬片結(jié)構(gòu)的一種，另外一種是將雙金屬片彎曲為U型，U型的兩臂分別與反射鏡和底座相連。本裝置中，雖然感溫構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式有多種選擇，但在測(cè)溫原理和實(shí)現(xiàn)方法上是基本相同的。
發(fā)明的有益效果(1)本裝置由于采用全光學(xué)方法進(jìn)行溫度測(cè)量和信號(hào)傳遞，完全解決了高電磁場(chǎng)中的絕緣、干擾問(wèn)題；(2)本裝置由于利用了材料線(xiàn)性熱膨脹性質(zhì)，反射光路對(duì)熱膨脹變形量進(jìn)行放大，因此在整個(gè)溫度變化范圍內(nèi)都可以得到較高的測(cè)量精度，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性的監(jiān)控；(3)本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用維護(hù)非常方便。


圖1是例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明測(cè)溫原理示意圖；圖4是例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖詳細(xì)說(shuō)明技術(shù)方案的實(shí)施例。
例1是一種封閉的結(jié)構(gòu)裝置，其感溫構(gòu)件采用支架結(jié)構(gòu)形式。如圖1所示，外面的入射光19經(jīng)由光纖1通過(guò)裝在機(jī)殼12上的底座2上的透鏡3轉(zhuǎn)為準(zhǔn)直光4照射到反射鏡5上，反射鏡裝在熱膨脹系數(shù)不同的材料制成的支架6和支架7上，二支架被底座8固定在機(jī)殼12上，與二支架相連的機(jī)殼的一面處在測(cè)溫點(diǎn)上；從反射鏡5反射的光9的方向上設(shè)置按照一定間距排列的一系列接收器10，這一系列接收器被底座11按一定角度固定安裝在機(jī)殼12上。每個(gè)接收器都連接著一根光纖13，光信號(hào)經(jīng)光纖13傳輸?shù)綇?qiáng)磁電場(chǎng)影響范圍之外的轉(zhuǎn)換處理、顯示裝置。測(cè)溫點(diǎn)的位置設(shè)在需要溫度監(jiān)控的電氣設(shè)備所在之處，處在強(qiáng)電磁場(chǎng)影響范圍之內(nèi)。當(dāng)發(fā)生故障，測(cè)溫點(diǎn)的溫度發(fā)生變化時(shí)，支架6和支架7的溫度會(huì)隨之改變，由于支架6和支架7的熱膨脹系數(shù)不同，兩支架間的長(zhǎng)度差會(huì)隨溫度變化而發(fā)生改變，從而導(dǎo)致安裝在支架上的反射鏡5發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并且溫度變化量與偏轉(zhuǎn)角度之間存在一定的線(xiàn)性關(guān)系。如圖3所示，發(fā)生偏轉(zhuǎn)的反射鏡5’與反射鏡原來(lái)的位置5之間存在角度θ，雖然入射光4的方向不變，但反射光9’方向與原來(lái)反射光9的方向也存在角度θ。在反射光方向上設(shè)置一系列的接受器10，反射光9’和原來(lái)反射光9就會(huì)被不同的接收器接受，并且從接收器的位置能夠指示出反射鏡偏轉(zhuǎn)量的大小，由反射鏡偏轉(zhuǎn)量與溫度變化量之間的線(xiàn)性關(guān)系，可以進(jìn)一步確定出被測(cè)體的溫度變化量，經(jīng)過(guò)定標(biāo)之后即可測(cè)得被測(cè)體的溫度值。圖1所示測(cè)溫裝置放置在強(qiáng)電磁場(chǎng)影響范圍之內(nèi)，將光源放置在強(qiáng)電磁場(chǎng)影響范圍之外，用光纖1將入射光傳入到測(cè)溫裝置中，準(zhǔn)直光4經(jīng)反射鏡5的反射后，反射光9被按照一定間距排列的一系列的接收器10所接受，接收器10可以為一種透鏡，將準(zhǔn)直光9聚焦到光纖13中。然后光信號(hào)18由光纖13傳輸?shù)綇?qiáng)電磁場(chǎng)影響范圍之外的處理裝置17中，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、數(shù)據(jù)處理、記錄顯示、報(bào)警等功能。由于每一個(gè)接收器都對(duì)應(yīng)有一根輸出光纖，因此只要探測(cè)到某根光纖中的光信號(hào)就能夠判斷出接收到反射光的接收器10的位置，從而判斷出反射鏡偏轉(zhuǎn)量，得出被測(cè)物體的溫度，達(dá)到溫度監(jiān)控的目的。綜上可知，測(cè)量溫度的精度主要由反射鏡偏轉(zhuǎn)角隨溫度變化的幅度、接收器與反射鏡之間的距離以及接收器的個(gè)數(shù)來(lái)決定。由于信號(hào)光通過(guò)光纖傳送到強(qiáng)電磁場(chǎng)外再進(jìn)行處理，因此可以做到對(duì)高壓完全絕緣，并且不受外界強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾。這種裝置其體積小，且受外界干擾也較小，適合于安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜等。
例2同樣采用支架式，但是一種光在自由空間傳播的開(kāi)放結(jié)構(gòu)的實(shí)施裝置。如圖2所示，由在強(qiáng)電磁場(chǎng)外的光源14產(chǎn)生的一束準(zhǔn)直光4對(duì)準(zhǔn)反射鏡5，經(jīng)由反射鏡5反射的反射光9照射到安裝在強(qiáng)電磁場(chǎng)影響范圍之外的接收器15上，接收器15由多個(gè)光電探測(cè)器組成，經(jīng)由光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)20輸出到信號(hào)處理裝置(17)。由光電探測(cè)器的位置可得出被測(cè)電氣設(shè)備的溫度。這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于安裝在空間較大的環(huán)境中。
例3如圖4所示，感溫構(gòu)件采用U型雙金屬片16，雙金屬片兩臂分別與反射鏡5和底座8連接固定。當(dāng)溫度發(fā)生改變時(shí)，U形結(jié)構(gòu)的張角會(huì)發(fā)生改變，從而改變與之相連的反射鏡5的角度，達(dá)到傳感溫度的目的。其光路結(jié)構(gòu)及工作原理與例1或例2類(lèi)同。
例4如圖5所示，感溫構(gòu)件采用支架型雙金屬片，支架16由兩種相互粘連的熱膨脹系數(shù)不同的金屬制成的支架組成，分別與反射鏡5和底座8連接固定，與例1或例2結(jié)構(gòu)類(lèi)似，該實(shí)施例的工作原理同樣與以上三例類(lèi)同。
權(quán)利要求
1.光傳感溫度監(jiān)控裝置，其特征是將一塊反射鏡安裝在一個(gè)由兩種熱膨脹系數(shù)不同材料制成的感溫構(gòu)件上，感溫構(gòu)件與測(cè)溫點(diǎn)接觸或盡量靠近，一束準(zhǔn)直光照射在反射鏡上，從反射鏡反射的光被接收器接受，通過(guò)接收器輸出信號(hào)到處理裝置。
2.按權(quán)利要求1所述光傳感溫度監(jiān)控裝置，其特征是感溫構(gòu)件為兩種不同熱膨脹系數(shù)材料制成的支架(6)和支架(7)構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求1所述光傳感溫度監(jiān)控裝置，其特征是感溫構(gòu)件由雙金屬片制成，其形式可以為U型或支架型。
4.按權(quán)利要求1或2所述光傳感溫度監(jiān)控裝置，其特征是入射光(19)經(jīng)由光纖(1)通過(guò)安裝在機(jī)殼(12)上的底座(2)上的透鏡(3)轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)直光(4)照射到反射鏡(5)上，反射鏡(5)裝在支架(6)和支架(7)上，二支架被底座(8)固定在機(jī)殼(12)上，與二支架相連的機(jī)殼的一面處在測(cè)溫點(diǎn)上；從反射鏡(5)反射的光(9)的方向上設(shè)置按照一定間距排列的一系列接收器(10)，這一系列接收器被底座(11)按一定角度固定安裝在機(jī)殼(12)上，每個(gè)接收器都連接著一根光纖(13)，光信號(hào)(18)經(jīng)光纖(13)傳輸?shù)綇?qiáng)磁電場(chǎng)影響范圍之外的處理裝置(17)。
5.按權(quán)利要求1或2所述光傳感溫度監(jiān)控裝置，其特征是由強(qiáng)電磁場(chǎng)影響范圍之外的光源(14)產(chǎn)生一束準(zhǔn)直光(4)對(duì)準(zhǔn)反射鏡(5)，其反射光(9)照射到安裝在強(qiáng)電磁場(chǎng)影響范圍之外的接收器(15)上，接收器可由多個(gè)光電探測(cè)器組成，經(jīng)由光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)(20)輸出到處理裝置(17)。
6.按權(quán)利要求1或3所述光傳感溫度監(jiān)控裝置，其特征是感溫構(gòu)件為U型雙金屬片(16)，其兩臂分別與反射鏡(5)和底座(8)相連。
7.按權(quán)利要求1或3所述光傳感溫度監(jiān)控裝置，其特征是感溫構(gòu)件是由兩種相互粘連的熱膨脹系數(shù)不同的金屬組成的雙金屬片(16)，分別與反射鏡(5)和底座(8)相連。
全文摘要
光傳感溫度監(jiān)控裝置,是要防止高壓電開(kāi)關(guān)或變壓器等電氣設(shè)備因過(guò)熱而燒毀情況的發(fā)生,監(jiān)控其溫度變化,以便及時(shí)采取措施,消除事故苗頭。本裝置有一個(gè)反射鏡安裝在一個(gè)由兩種熱膨脹系數(shù)不同的材料構(gòu)成的感溫構(gòu)件上,感溫構(gòu)件可以是二支架結(jié)構(gòu)也可以是雙金屬片結(jié)構(gòu)。感溫構(gòu)件與測(cè)溫點(diǎn)接觸或盡量靠近,一束準(zhǔn)直光照射在反射鏡上,從反射鏡反射的光被設(shè)置的接收器接收,通過(guò)接收器輸出信號(hào)與處理裝置連接。感溫構(gòu)件會(huì)隨測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化而導(dǎo)致反射鏡偏轉(zhuǎn),二者存在線(xiàn)性關(guān)系,從接收器的位置能指示出反射鏡偏轉(zhuǎn)量的大小,因而能測(cè)得被測(cè)物體的溫度。本裝置可裝在高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi),也可用于空間較大場(chǎng)所。
文檔編號(hào)G01K1/00GK1384343SQ0211207
公開(kāi)日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2002年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月12日
發(fā)明者符建 申請(qǐng)人:符建