感器18與合并單元12 并聯(lián)連接，用于采集合并單元12供電電壓信號(hào)；單片機(jī)19的信號(hào)接口與電流傳感器和電壓 傳感器連接，用于接收電壓、電流模擬信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)通信總線20發(fā)送 給計(jì)算機(jī)21 ;計(jì)算機(jī)21連接單片機(jī)19和合并單元12,接收合并單元供電電壓、電流信號(hào)數(shù) 據(jù)及母線上的電流信號(hào)數(shù)據(jù)，為監(jiān)測(cè)程序進(jìn)行壽命監(jiān)測(cè)提供相關(guān)數(shù)據(jù)。供能激光器作為合 并單元12的一部分，其工作電源由合并單元12的直流電源16提供。
[0024] 本系統(tǒng)的傳感單元是指電壓傳感器18、電流傳感器17。它們的選取要考慮量程及 精度兩方面的要求。故必須先結(jié)合合并單元12及激光器的功率進(jìn)行計(jì)算，以選擇合適的量 程及精度，確保能進(jìn)行有效地測(cè)量。例如選擇變電站內(nèi)220V直流供電，則電壓測(cè)量范圍可 選為0~250V。根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司物資采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)》上的說(shuō)明，合并單元正常工作時(shí)，其功 率消耗應(yīng)不大于30W，而激光器的功率一般為10W，則設(shè)合并單元除激光器的其他部分功率 為20W。取合并單元功率為20~30W(取20W時(shí)激光器關(guān)閉，取30W時(shí)激光器打開(kāi)工作）， 電壓220V，計(jì)算得電流測(cè)量范圍為91~136mA，切換激光器引起的電流變化值為45mA。
[0025] 由于激光二極管正向?qū)▔航岛芊€(wěn)定，故當(dāng)供能激光器的工作電流增大25%時(shí)， 激光器的電功率也會(huì)增大25 %。假設(shè)DC-DC電源13與激光器驅(qū)動(dòng)電源（恒流源）14工作穩(wěn) 定，其功率轉(zhuǎn)換效率不變，則激光器的電功率增大25%時(shí)，合并單元供電電源提供給激光器 電路部分的功率也會(huì)增大25 %，由于站內(nèi)220V直流電壓比較穩(wěn)定，則對(duì)應(yīng)合并單元供電電 源電流會(huì)增大25%，即為11. 25mA。故可選擇LV25-P型電壓傳感器，測(cè)量準(zhǔn)確度為1. 5%， CT0. 1-P型電流傳感器，測(cè)量準(zhǔn)確度為1%，即能準(zhǔn)確測(cè)量1. 36mA的電流。
[0026] 微處理器是單片機(jī)19的控制核心，可選用具有標(biāo)準(zhǔn)通信接口及自帶高精度A/D模 塊的微處理器，例如TI公司的MSP430系列微處理器，為了保證電流測(cè)量的精度，可選用帶 16位A/D轉(zhuǎn)換器的微處理器。
[0027] 通信總線20用于單片機(jī)和監(jiān)控室內(nèi)的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信，根據(jù)需要可以選擇 RS232或者RS485等，其中RS485通信距離可達(dá)1000米，且采用差分傳輸方式，具有較強(qiáng)的 抗干擾能力。
[0028] 計(jì)算機(jī)21提供常規(guī)的監(jiān)測(cè)軟件運(yùn)行的硬件平臺(tái)，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上的監(jiān)測(cè)軟件用 于處理接收到的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以使用Labview開(kāi)發(fā)。監(jiān)測(cè)程序通過(guò)接收合并單元的電流信 號(hào)，對(duì)其作閾值判斷，看其是否超過(guò)設(shè)定的閾值，即可知道激光器的老化壽命是否結(jié)束。
[0029] 最后，在實(shí)際應(yīng)用中，利用變電站內(nèi)穩(wěn)定的直流電源16給合并單元12供電，分別 用電流傳感器17和電壓傳感器18采集供電電流、電壓信號(hào)，發(fā)送至單片機(jī)19,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn) 換，再將數(shù)據(jù)用通信總線20發(fā)送至計(jì)算機(jī)21，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的壽命 監(jiān)測(cè)。
[0030] 實(shí)現(xiàn)壽命直接評(píng)估的原理是：激光器的工作電流與其輸出的光功率之間存在正相 關(guān)關(guān)系。如圖3所示，其中曲線1是供能激光器正常情況下的P-I曲線，曲線2是供能激光 器老化情況下的P-I曲線。兩者之間存在區(qū)別是因?yàn)?，隨著供能激光器的使用，由于光化學(xué) 反應(yīng)導(dǎo)致諧振腔面劣化等因素，會(huì)使得供能激光器的光發(fā)射功率降低，閾值電流增加，效率 下降。故在恒光功率模式輸出的情況下，隨著供能激光器的使用，激光器的工作電流會(huì)慢慢 增大，而當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，會(huì)對(duì)供能激光器造成永久性的損壞。故在恒光功率輸出的情況下， 可通過(guò)在線監(jiān)測(cè)供能激光器的工作電流實(shí)現(xiàn)直接在線監(jiān)測(cè)激光器的壽命。
[0031] 標(biāo)準(zhǔn)〈〈Opticsandopticalinstrumments-Lasersandlaser-related equipment一Lifetimeoflasers》（ISO17526-2003)以激光器的工作電流作為壽命評(píng)判 標(biāo)準(zhǔn)，其表達(dá)式為：
[0032]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有源電子式互感器的供能激光器老化壽命在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：傳感單元、單 片機(jī)、計(jì)算機(jī)： 傳感單元包括電壓傳感器、電流傳感器，其中，電流傳感器安裝于直流電源給合并單元 供電的進(jìn)線處，以采集合并單元供電電流信號(hào)；電壓傳感器，與合并單元并聯(lián)連接，用于采 集合并單元供電電壓信號(hào)； 單片機(jī)的信號(hào)接口與電流傳感器和電壓傳感器連接，用于接收電壓、電流模擬信號(hào)，并 將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)通信總線發(fā)送給計(jì)算機(jī)； 計(jì)算機(jī)連接單片機(jī)與合并單元，接收合并單元供電電壓、電流信號(hào)數(shù)據(jù)及母線上的電 流信號(hào)數(shù)據(jù)，為進(jìn)行壽命監(jiān)測(cè)提供相關(guān)數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有源電子式互感器的供能激光器老化壽命在線監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)，其特征在于，所述電流傳感器安裝在合并單元供電電源線上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有源電子式互感器的供能激光器老化壽命在線監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)帶有A/D轉(zhuǎn)換模塊。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種有源電子式互感器的供能激光器老化壽命在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括傳感模塊、單片機(jī)、計(jì)算機(jī)，傳感模塊測(cè)量合并單元電壓、電流信號(hào)，發(fā)送給單片機(jī)；單片機(jī)接收電壓、電流模擬信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)通信總線發(fā)送給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)連接單片機(jī)和合并單元，接收合并單元供電電壓、電流信號(hào)數(shù)據(jù)及母線上的電流信號(hào)數(shù)據(jù)，為監(jiān)測(cè)程序進(jìn)行壽命監(jiān)測(cè)提供相關(guān)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)采集獲取被監(jiān)測(cè)供能激光器所在的合并單元的供電電源的電流值，實(shí)現(xiàn)對(duì)供能激光器正常老化壽命的直接在線監(jiān)測(cè)，填補(bǔ)了電子式電流互感器正常老化壽命在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的空白，具有可靠性高，且對(duì)環(huán)境適用性強(qiáng)，便于移植的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01R31-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204439756
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520102519
【發(fā)明人】竇峭奇
【申請(qǐng)人】武漢格藍(lán)若光電互感器有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日