本實(shí)用新型涉及電機(jī)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電機(jī)流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)一體化測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

電機(jī)工作時(shí)，內(nèi)部溫度會(huì)升高，使其絕緣材料加速老化，導(dǎo)致效率降低，嚴(yán)重的可引起電機(jī)故障。溫度和風(fēng)壓風(fēng)速等參數(shù)是電機(jī)工作時(shí)的重要參數(shù)，在電機(jī)的設(shè)計(jì)、研究、測(cè)試和運(yùn)行等多個(gè)環(huán)節(jié)中都需要測(cè)量其溫度和風(fēng)壓風(fēng)速。電機(jī)溫度和風(fēng)壓風(fēng)速測(cè)量對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高性能具有十分重要的意義。

目前，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)電機(jī)溫度測(cè)量提出了一些方法，主要有上海交通大學(xué)電力學(xué)院的張鎮(zhèn)翰、海軍工程大學(xué)艦船綜合電力技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的易新強(qiáng)等人，采用Pt100熱敏電阻實(shí)現(xiàn)電機(jī)溫度測(cè)量；上述方法無(wú)論是直接測(cè)量還是間接測(cè)量都是采用的電測(cè)法，容易受電機(jī)內(nèi)部強(qiáng)電磁環(huán)境的干擾，測(cè)量精度不高。

福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司的吳藝輝等人，采用高速、高精度的紅外測(cè)溫傳感器實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的溫度測(cè)量。但是，由于紅外探頭的尺寸較大，所以無(wú)法應(yīng)用于中小型電機(jī)。另外，紅外溫度探測(cè)器的工作溫度范圍一般都小于60℃，無(wú)法長(zhǎng)期工作于具有較高溫度的電機(jī)內(nèi)部。

對(duì)于電機(jī)流體場(chǎng)測(cè)試，重慶大學(xué)的任松和浙江大學(xué)的丁力建立了電機(jī)局部通風(fēng)散熱試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并采用主要由皮托管和壓力傳感器?gòu)成的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試；東方電氣東方電機(jī)有限公司的錢(qián)鋒對(duì)大功率發(fā)電機(jī)建立了通風(fēng)模型，同樣采用了主要由皮托管和壓力傳感器構(gòu)成的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。但是，這些模擬軍不是針對(duì)真實(shí)電機(jī)進(jìn)行的流體場(chǎng)測(cè)試，僅僅能給出設(shè)計(jì)參考，并不能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用。

目前，現(xiàn)有電機(jī)具有強(qiáng)電磁干擾、氣隙小、空間狹小、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)等多種特性，針對(duì)防爆電機(jī)來(lái)說(shuō)，還需要內(nèi)外電信號(hào)隔離，傳統(tǒng)的熱敏電阻測(cè)溫、紅外測(cè)溫等多種方法均無(wú)法滿足其測(cè)量需求，電機(jī)溫度場(chǎng)與流體場(chǎng)測(cè)試一直是電機(jī)測(cè)試的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種電機(jī)流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)一體化測(cè)量裝置及方法，能夠精準(zhǔn)測(cè)量電機(jī)內(nèi)部的流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)參數(shù)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種電機(jī)流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)一體化測(cè)量裝置，包括定子鐵芯、安裝于定子鐵芯內(nèi)的轉(zhuǎn)子和外殼，外殼和定子鐵芯、定子鐵芯和轉(zhuǎn)子之間的間隙形成電機(jī)軸向通風(fēng)道，定子鐵芯內(nèi)的間隙形成電機(jī)徑向通風(fēng)道，還包括多路流體場(chǎng)光纖采集模塊、多路溫度場(chǎng)光纖采集模塊、解調(diào)儀和計(jì)算機(jī)，多個(gè)流體場(chǎng)光纖采集模塊和多個(gè)溫度場(chǎng)光纖采集模塊均勻分布在電機(jī)軸向通風(fēng)道和電機(jī)徑向通風(fēng)道內(nèi)，多個(gè)流體場(chǎng)光纖采集模塊和多個(gè)溫度場(chǎng)光纖采集模塊的信號(hào)輸出端連接解調(diào)儀，解調(diào)儀的信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端。

每路流體場(chǎng)光纖采集模塊包括多個(gè)壓力光纖光柵傳感器，多個(gè)壓力光纖光柵傳感器采用串聯(lián)連接解調(diào)儀或者并聯(lián)后通過(guò)光纖耦合器連接解調(diào)儀；每路溫度場(chǎng)光纖采集模塊包括多個(gè)溫度光纖光柵傳感器，多個(gè)壓力光纖光柵傳感器采用串聯(lián)連接解調(diào)儀或者并聯(lián)后通過(guò)光纖耦合器連接解調(diào)儀。

所述的每路流體場(chǎng)光纖采集模塊中包含的每個(gè)壓力光纖光柵傳感器的中心頻率不同；每路溫度場(chǎng)光纖采集模塊中包含的每個(gè)溫度光纖光柵傳感器的中心頻率不同。

所述的解調(diào)儀采用光纖光柵傳感分析儀。

本實(shí)用新型通過(guò)在電機(jī)的每路電機(jī)軸向通風(fēng)道和每路電機(jī)徑向通風(fēng)道上預(yù)設(shè)多個(gè)采集點(diǎn)，在每個(gè)采集點(diǎn)處安裝一個(gè)壓力光纖光柵傳感器和一個(gè)溫度光纖光柵傳感器，對(duì)采集點(diǎn)進(jìn)行壓力和溫度的同時(shí)采集；壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器將采集到的光信號(hào)。發(fā)送到解調(diào)儀的一個(gè)通訊通道接口上；解調(diào)儀接收到每路電機(jī)軸向通風(fēng)道或者每路電機(jī)徑向通風(fēng)道上壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器反射回來(lái)的光信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、解調(diào)，測(cè)量出每個(gè)壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器反射光信號(hào)的中心頻率，并將測(cè)量結(jié)果傳輸給計(jì)算。解調(diào)儀再將信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)JPFBGTest測(cè)量軟件對(duì)光譜進(jìn)行分析與計(jì)算，得到每一個(gè)壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器所在位置的溫度和壓力物理量。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的電機(jī)流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)一體化測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型包括定子鐵芯2、安裝于定子鐵芯2內(nèi)的轉(zhuǎn)子3和外殼1，外殼1和定子鐵芯2、定子鐵芯2和轉(zhuǎn)子3之間的間隙形成電機(jī)軸向通風(fēng)道Z，定子鐵芯2內(nèi)的間隙形成電機(jī)徑向通風(fēng)道J，還包括多路流體場(chǎng)光纖采集模塊、多路溫度場(chǎng)光纖采集模塊、解調(diào)儀和計(jì)算機(jī)，多個(gè)流體場(chǎng)光纖采集模塊和多個(gè)溫度場(chǎng)光纖采集模塊均勻分布在電機(jī)軸向通風(fēng)道Z和電機(jī)徑向通風(fēng)道J內(nèi)，多個(gè)流體場(chǎng)光纖采集模塊和多個(gè)溫度場(chǎng)光纖采集模塊的信號(hào)輸出端連接解調(diào)儀，解調(diào)儀的信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端。

每路流體場(chǎng)光纖采集模塊包括多個(gè)壓力光纖光柵傳感器4，多個(gè)壓力光纖光柵傳感器4采用串聯(lián)連接解調(diào)儀或者并聯(lián)后通過(guò)光纖耦合器6連接解調(diào)儀；每路溫度場(chǎng)光纖采集模塊包括多個(gè)溫度光纖光柵傳感器5，多個(gè)壓力光纖光柵傳感器4采用串聯(lián)連接解調(diào)儀或者并聯(lián)后通過(guò)光纖耦合器6連接解調(diào)儀。

所述的每路流體場(chǎng)光纖采集模塊中包含的每個(gè)壓力光纖光柵傳感器4的中心頻率不同；每路溫度場(chǎng)光纖采集模塊中包含的每個(gè)溫度光纖光柵傳感器5的中心頻率不同。

所述的解調(diào)儀采用光纖光柵傳感分析儀。

下面結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的工作原理：

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例，光纖光柵溫度傳感器選用玨光琥珀系列光纖光柵傳感器，根據(jù)測(cè)試需要，設(shè)定一路串聯(lián)方式的流體場(chǎng)光纖采集模塊和一路串并結(jié)合方式的溫度場(chǎng)光纖采集模塊，選取8個(gè)中心頻率不同的溫度光纖光柵傳感器5和8個(gè)中心頻率不同的壓力光纖光柵傳感器4，在實(shí)際的安排操作中，可以根據(jù)情況設(shè)定預(yù)設(shè)點(diǎn)。當(dāng)選區(qū)并聯(lián)方式的時(shí)候，需要通過(guò)光纖耦合器將這些光纖光柵傳感器并聯(lián)在一起。解調(diào)儀選用JPHOTONICS-16的16通道光纖光柵傳感分析儀，在計(jì)算機(jī)上安裝與其配套的JPFBGTest測(cè)量軟件。

測(cè)量之前，將以串聯(lián)方式連接的8個(gè)壓力光纖光柵傳感器4安裝到被測(cè)電機(jī)定子的預(yù)定位置，并通過(guò)光纖將其連接后接入解調(diào)儀；并且，將以串并結(jié)合的方式連接的8個(gè)溫度光纖光柵傳感器5安裝到被測(cè)電機(jī)定子的預(yù)定位置，并通過(guò)纖耦合器與JPHOTONICS-16解調(diào)儀相連。JPHOTONICS-16通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與計(jì)算機(jī)連接。其中，壓力光纖光柵傳感器4和溫度光纖光柵傳感器5的連接方式多種多樣，不僅僅是本說(shuō)明書(shū)中所指出的連接方式，可以根據(jù)需要，在符合電路連接的情況下，均可采用。實(shí)施例中，以串聯(lián)方式連接的每個(gè)壓力光纖光柵傳感器4的位置處還應(yīng)該設(shè)有一個(gè)溫度光纖采集模塊，同時(shí)采集預(yù)設(shè)點(diǎn)的壓力和溫度，同樣的，在以串并結(jié)合的方式連接的每個(gè)溫度光纖光柵傳感器5的預(yù)設(shè)位置處還應(yīng)該設(shè)有一個(gè)壓力光纖采集模塊，但是在圖1中并沒(méi)有顯示出來(lái)。

測(cè)量時(shí)，JPHOTONICS-16型解調(diào)儀中的寬帶光源發(fā)出光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖傳輸，到達(dá)16個(gè)光纖光柵傳感器。8個(gè)流體場(chǎng)光纖光柵傳感器和8個(gè)溫度場(chǎng)光纖光柵傳感器接收到信號(hào)后，將采集的信號(hào)以光信號(hào)的形式返回，光信號(hào)再沿著原路返回，之后，通過(guò)解調(diào)儀內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換模塊將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊將信號(hào)采集到解調(diào)儀內(nèi)部的中央處理系統(tǒng)中，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，測(cè)量出每個(gè)傳感器反射光信號(hào)的中心頻率，并將測(cè)量結(jié)果傳輸給計(jì)算機(jī)。解調(diào)儀的解析過(guò)程屬于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，在此不再贅述。

光纖光柵傳感器的中心頻率對(duì)溫度、壓力等參數(shù)敏感，即溫度、壓力等參數(shù)變化能夠引起光纖光柵傳感器中心頻率的變化，通過(guò)JPHOTONICS-16型解調(diào)儀測(cè)量光纖光柵傳感器反射光的中心頻率，并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口傳輸給外部計(jì)算機(jī)，外部的計(jì)算機(jī)通過(guò)JPFBGTest測(cè)量軟件計(jì)算，將中心頻率變化量轉(zhuǎn)換為溫度和風(fēng)壓風(fēng)速等參數(shù)，就可以得到光纖光柵傳感器所處位置的溫度和風(fēng)壓風(fēng)速。在本實(shí)施例中，因?yàn)槊柯愤x用的8個(gè)光纖光柵傳感器的中心頻率不同，所以每路中的光纖光柵傳感器相互之間光譜測(cè)量互不影響，JPHOTONICS-16型解調(diào)儀采用波分復(fù)用的方法，分別測(cè)量8個(gè)光纖光柵傳感器的頻譜變化，結(jié)合計(jì)算機(jī)JPFBGTest測(cè)量軟件，就可以分別測(cè)量電機(jī)上8個(gè)點(diǎn)的溫度或風(fēng)壓風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)電機(jī)工作狀態(tài)的多點(diǎn)流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)測(cè)量。JPFBGTest測(cè)量技術(shù)屬于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，并不受本實(shí)用新型的保護(hù)，在此不再贅述。