基于光纤光栅传感技术的线圈绕组内部温度测量研究

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1、武汉理T人学硕士学位论文摘要工农业生产中的许多电力设备主要是由线圈绕组组成，在高电压、大电流的运行状态下，设备内部会形成高温。线圈绕组的温度过高不但影响设备的使用寿命，而且局部过热会造成设备损毁，导致电力事故的发生。因此，实时监测电力设备中线圈绕组的温度状况，对于保障设备安全运行并延长设备使用寿命是十分必要的。目前国内外对线圈绕组的温度测量方法，大多数只是测量线圈表面温度，或者通过测量介质温度间接反映线圈内部温度，而电力设备的最热点主要出现在线圈绕组的内部，所以急需开发可以对线圈绕组内部温度进行直接测量的技术。由于线圈绕组内部空间狭小

2、(小于毫米量级的线度)，环境恶劣(高温、强电磁场)，因此传统的传感技术难以应用于线圈绕组内部的温度测量。本文针对线圈绕组内部结构特点，研究设计了一种基于光纤光栅传感技术的线圈绕组内部温度直接测量的装置。本文从光纤光栅传感器的传感原理、探头设计、安装工艺设计、实验方案设计、实验结果比较以及测量误差分析等方面详细阐述了采用光纤光栅传感器对线圈绕组内部温度直接测量的新方法，并着重对该光纤光栅传感器的传感性能、工艺性、封装技术等进行了系统分析和研究。此外，通过数学建模方法计算线圈内部温度，比较计算结果和实验测量值的误差并分析误差产生的原因，进

3、一步证明了采用光纤光栅传感器对线圈绕组内部直接测温的可行性和准确性。本文所做的工作主要包括：l、将光纤光栅传感器安装到的重要通电设备主线圈中，并直接对其内部进行温度测量实验。2、绕制线圈模型，改进光纤光栅的封装和安装工艺，排除线圈对其产生的应力影响，用温控箱控制线圈温度变化，同时对该模型进行内部温度测量实验。3、通过数学建模方法比较理论计算值和实验测量值，分析误差原因。实验结果表明：通过改进封装和安装工艺后，线圈绕组内部的光纤光栅传感器与其自由状态下具有相同的温度敏感特性，对线圈内部温度测量误差在±2℃以内，并且显示出良好的重复性和稳

4、定性。因此，光纤光栅传感器完全可以用于大型电力设备中线圈绕组的内部温度直接测量。关键词：线圈绕组，光纤光栅，内部温度，测量，重复性AbstractMostelectronicequipmentsinindustryagricultureareconsistbycoilwinding，whenworkingathighvoltageandcurrent，temperatureoftheinnerspaceoftheequipmentswillincreasesignificantly,thehighesttemperatureisfor

5、medinsidethecoilwinding．Theover-heatofthecoilwindingnotonlyshortensthelifeofmeequipmentsbutalsodestroytheequipmentswhentheover-heatappearsinalimitedarea,thismayresultinelectronicaccidents．ThereforemonitotingthetemperatureofthecoilwindinginsidetheelectronicequipmentsCana

6、ssurethesafeworkingconditionandprolongthelifetimeoftheequipments．Theinternalstructureandsurroundingofwindinghasverystrictrequirementsofthermometer’Sapplicability．AsacommonTemperatureSensor,comparedtoTraditionalsensor,FiberBraggGratingSensoriswidelyusedbecauseofthefollow

7、ingAdvantages：theSmallersize，anti—electromagneticinterference，theessenceguardsagainstexplosions，thermostable，nimbleconvenienceandSOon．Conventionally,mostofthemethodsfortemperaturemonitoringofcoilwindingtendstoeithermeasurethesurfacetemperatureofthecoilwinding，orindirect

8、lymeasurethemediumtemperature．Otherminormethodsalsoinvolveproblemssuchashighcomplexityofburying，highcostetc．Th