本實(shí)用新型涉及一種光纖光柵傳感器，具體涉及一種光纖光柵壓力傳感器。
背景技術(shù)：
：油浸變壓器充油后，因?yàn)榻^緣墊塊浸油后的機(jī)械特性變化，繞組壓緊力會(huì)低于繞組在生產(chǎn)過(guò)程中所施加的壓緊力，且無(wú)法測(cè)量。而該指標(biāo)與變壓器的抗短路能力密切相關(guān)。光纖光柵壓緊力傳感器可以安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的在線監(jiān)測(cè)變壓器注油后以及變壓器運(yùn)行過(guò)程中繞組壓緊力的大小，為變壓器制造廠設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)提供支持。采用光纖光柵壓緊力傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)則可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，降低故障。目前監(jiān)測(cè)通常采用電類壓力傳感器，但它們無(wú)法安裝在變壓器內(nèi)部對(duì)繞組進(jìn)行監(jiān)測(cè)。光纖傳感器監(jiān)測(cè)與光纖信號(hào)傳輸完全無(wú)電，其優(yōu)良的絕緣性能，不引雷，即使受到雷擊，該系統(tǒng)仍可正常工作。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何監(jiān)測(cè)變壓器中的繞組受到的壓力的技術(shù)問(wèn)題，提出一種光纖光柵壓力傳感器。本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決：一種光纖光柵壓力傳感器，包括基體、光纖、兩個(gè)撐條；所述基體的受力面設(shè)有凸臺(tái)；所述兩個(gè)撐條與所述凸臺(tái)固定連接；所述兩個(gè)撐條上都設(shè)有槽，所述光纖穿過(guò)所述撐條并緊致固定在所述槽上，所述兩個(gè)撐條之間的所述光纖刻有第一光纖光柵。進(jìn)一步地，所述基體的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸起，所述凸起設(shè)有凹槽，所述光纖穿過(guò)所述凸起，并固定在所述凹槽內(nèi)。更進(jìn)一步地，位于所述凸起與所述撐條之間的所述光纖處于自由狀態(tài)，所述光纖穿過(guò)所述凸起的引出部分設(shè)有第二光纖光柵，所述第二光纖光柵與所述基體內(nèi)壁之間無(wú)任何接觸。具體地，所述第一光纖光柵位于所述兩個(gè)撐條的中間位置；所述凸臺(tái)與所述基體的對(duì)稱中心相同。具體地，所述光纖光柵壓力傳感器還包括底板，用來(lái)封裝所述基體。具體地，所述凸臺(tái)的表面積小于所述基體空腔的上表面積。具體地，所述光纖光柵壓力傳感器還包括保護(hù)套管及螺旋保護(hù)管，從所述基體穿出的所述光纖穿過(guò)所述保護(hù)套管，所述螺旋保護(hù)管套住所述保護(hù)套管。具體地，所述基體開設(shè)有孔，用來(lái)使所述基體與外界環(huán)境相通。具體地，所述凸臺(tái)的凸出高度為0.5～0.8mm，和/或所述凸臺(tái)與所述基體空腔上表面之間的厚度為1～3mm。具體地，所述基體的材質(zhì)采用鈦合金。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果包括：凸臺(tái)承受外界的壓力而發(fā)生彈性形變，與凸臺(tái)連接的兩個(gè)撐條會(huì)隨之撐開一定的角度，從而使得緊致固定在所述撐條上的光纖光柵受到拉伸，通過(guò)檢測(cè)光纖光柵的波長(zhǎng)變化量即可獲取凸臺(tái)所受到的壓力，從而實(shí)現(xiàn)壓力的監(jiān)測(cè)。附圖說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式中光纖光柵壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式中光纖光柵壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式中光纖光柵壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式中光纖光柵壓力傳感器受到的壓力值與波長(zhǎng)值的線性曲線圖。具體實(shí)施方式下面對(duì)照附圖并結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明具體原理如下：光纖光柵壓緊力傳感器由基體-光纖光柵構(gòu)成，進(jìn)行壓力檢測(cè)時(shí)，當(dāng)傳感器的凸臺(tái)受到力的作用時(shí)會(huì)使凸臺(tái)產(chǎn)生形變，使凸臺(tái)內(nèi)側(cè)的兩個(gè)T型撐條之間距離發(fā)生變化，從而使光纖光柵產(chǎn)生拉伸，其光纖光柵中心波長(zhǎng)隨之發(fā)生漂移。使用有限元軟件對(duì)模型進(jìn)行分析，可得到其受力大小與兩T型撐條間隔距離大小為線性關(guān)系。由此，制作成傳感器驗(yàn)證了傳感器所受到的力與波長(zhǎng)變化成線性關(guān)系，且具有重復(fù)性。光纖光柵壓緊力傳感器其波長(zhǎng)變化量為：Δλ＝K1*ΔT+Kε*Δε其中K1為應(yīng)力光柵的溫度系數(shù)，為波長(zhǎng)變化量與溫度的比值，Kε為應(yīng)力系數(shù)，為波長(zhǎng)變化量與壓力的比值，Δλ為波長(zhǎng)變化量，ΔT為溫度變化量，Δε為壓力引起的應(yīng)變變化量。在測(cè)壓力光纖光柵旁邊增加一根處于自由狀態(tài)下的光纖光柵作為溫度補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償光纖光柵其波長(zhǎng)變化量為：ΔλT＝KT*ΔT其中KT為溫度系數(shù)，為波長(zhǎng)變化量與溫度的比值。由此，剔除溫度的影響，得到受力時(shí)波長(zhǎng)的變化量為：通過(guò)檢測(cè)波長(zhǎng)的變化量即可獲得光纖光柵壓力傳感器所受到的力。本具體實(shí)施提供了一種光纖光柵壓力傳感器，如圖1-3所示，包括基體1、光纖2、兩個(gè)撐條3；所述基體1的受力面設(shè)有凸臺(tái)4；所述兩個(gè)撐條與所述凸臺(tái)固定連接；所述兩個(gè)撐條3上都設(shè)有槽，所述光纖2穿過(guò)所述撐條并緊致固定在所述槽上，所述兩個(gè)撐條之間的所述光纖刻有第一光纖光柵21。需要說(shuō)明的是，凸臺(tái)4的尺寸是經(jīng)過(guò)計(jì)算后設(shè)計(jì)的，與基體的受力面成一定的比例關(guān)系；其高度則根據(jù)其量程的最大值來(lái)設(shè)定，當(dāng)凸臺(tái)受到的力超過(guò)其最大量程時(shí)，凸臺(tái)會(huì)下陷至與基體受力面同面，此時(shí)基體受力面分擔(dān)凸臺(tái)的大部份受到的力，從而不會(huì)損壞光纖光柵壓力傳感器，對(duì)光纖光柵壓力傳感器起到保護(hù)的作用。在本具體實(shí)施方式中，所述基體的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸起5，所述凸起5設(shè)有凹槽，所述光纖2穿過(guò)所述凸起5，并固定在所述凹槽內(nèi)。在本具體實(shí)施方式中，位于所述凸起與所述撐條之間的所述光纖處于自由狀態(tài)，所述光纖2穿過(guò)所述凸起5的引出部分設(shè)有第二光纖光柵22，所述第二光纖光柵22與所述基體1內(nèi)壁無(wú)任何接觸。第二光纖光柵22與所述基體1內(nèi)壁不接觸是為了讓第二光纖光柵22處于懸空的狀態(tài)，不會(huì)因?yàn)榕鲇|到其它硬物，而使其波長(zhǎng)發(fā)生不可知的變化。在本具體實(shí)施方式中，第一光纖光柵21用來(lái)檢測(cè)受力，第二光纖光柵22用來(lái)消除溫度的影響，第二光纖光柵22與第一光纖光柵21串聯(lián)，只需要用到一根光纖，也可減少光纖接頭的引出，簡(jiǎn)化了基體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在本具體實(shí)施方式中，所述第一光纖光柵21位于所述兩個(gè)撐條3的中間位置；所述凸臺(tái)4與所述基體1的對(duì)稱中心相同。在本具體實(shí)施方式中，所述光纖光柵壓力傳感器還包括底板，用來(lái)封裝所述基體。在本具體實(shí)施方式中，所述凸臺(tái)4的凸出高度為0.5～0.8mm，和/或所述凸臺(tái)4與所述基體空腔上表面之間的厚度為1～3mm。具體地，凸臺(tái)的凸出高度為0.6mm，所述凸臺(tái)與所述基體空腔上表面之間的厚度為1mm。凸臺(tái)的凸出高度及所述凸臺(tái)與所述基體空腔上表面之間的厚度是根據(jù)其受力的最大量程所設(shè)，當(dāng)受力超過(guò)最大量程時(shí)，0.6mm的高度則下降至0。在本具體實(shí)施方式中，所述撐條3為T型撐條。T型撐條的高度設(shè)定與傳感器測(cè)量精度相關(guān)，其高度值越大，傳感器測(cè)量的分辨率越高，但如果高度值過(guò)大則會(huì)影響傳感器的壽命，在本具體實(shí)施方式中，T型撐條的高度值為4～7mm，具體地，T型撐條的高度值為4mm。在本具體實(shí)施方式中，所述光纖光柵壓力傳感器還包括保護(hù)套管6及螺旋保護(hù)管7，從所述基體穿出的所述光纖2穿過(guò)所述保護(hù)套管6，所述螺旋保護(hù)管7套住所述保護(hù)套管6。在本具體實(shí)施方式中，所述基體開設(shè)有孔，用來(lái)使所述基體與外界環(huán)境相通。在本具體實(shí)施方式中，所述撐條與所述凸臺(tái)固定連接的方式包括一體成型或焊接。在本具體實(shí)施方式中，所述基體1的材質(zhì)采用鈦合金，保證了傳感器有較好彈性，同時(shí)是弱磁性，幾乎不與變壓器內(nèi)部的磁場(chǎng)產(chǎn)生作用。在本具體實(shí)施方式中，光纖2固定在撐條及凸起上是通過(guò)膠固定，具體的是通過(guò)353ND膠固定。需要說(shuō)明的是，凸臺(tái)下表面與背面厚度、尺寸與受力形成的形變有直接的關(guān)系，且與傳感器長(zhǎng)寬高也成一定比例關(guān)系。在本具體實(shí)施方式中，基體凸臺(tái)部分的厚度為1～3mm，傳感器長(zhǎng)寬高的比為18:6:1。本具體實(shí)施方式中，如表1所示，對(duì)光纖光柵壓力傳感器施加力，傳感器會(huì)輸出對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，如圖4，力值與波長(zhǎng)值成線性關(guān)系。表1力值(KN)波長(zhǎng)值(nm)01533.02710.51533.408211533.81731.51534.215421534.60552.51535.014本具體實(shí)施方式中的光纖光柵壓力傳感器能測(cè)量的壓力范圍為0～60KN(KN表示單位千牛),但不限于此范圍，信號(hào)設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性好，抗電磁干擾能力強(qiáng)，可在高壓高溫環(huán)境中使用，同可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該光纖光柵壓力傳感器可以安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的在線監(jiān)測(cè)變壓器注油后以及變壓器運(yùn)行過(guò)程中繞組壓緊力的大小，為變壓器制造廠設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)提供支持。采用光纖光柵壓緊力傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)則可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，降低故障。光纖傳感器監(jiān)測(cè)與光纖信號(hào)傳輸完全無(wú)電，其優(yōu)良的絕緣性能，不引雷，即使受到雷擊，該系統(tǒng)仍可正常工作，本實(shí)施例中的光纖光柵傳感器用于測(cè)力而不是測(cè)壓強(qiáng)，封裝時(shí)可以不作密封處理，簡(jiǎn)化了工藝。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3