专利名称：光传感温度监控装置的制作方法
技术领域：
本发明创造属于温度监控领域，涉及光传感远距离温度监控装置。
背景技术：
在超高压输电线路中，由于高压电开关或者变压器等电气设备，因某些原因会产生大量热量，如果不能及时处理会导致高压开关或变压器被烧毁，从而导致事故的发生，造成重大经济损失。因此对高压电开关触点和变压器等设备进行温度监控非常重要。但是由于需要进行温度监控的环境处于强电磁场中，一般的接触式测温方法难以解决绝缘问题和电磁干扰问题。采用非接触式红外辐射测温法，测量结果易受环境影响，成本很高，而且不适合在高压开关柜等情况中使用。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提供一种光传感远距离温度监控装置，它可以在强电磁场环境下工作，不受环境的影响，能够达到较高的测量精度和监控可靠性。
为了达到上述目的，基本构思是采用光学方法解决强电磁场中的绝缘和电磁干扰的问题，利用材料的线性热膨胀性质，结合简单的光学原理进行强电磁场中的温度监控。
基本技术方案是将反射镜安装在由热膨胀系数不同的两种材料构成的感温构件上，感温构件可以是二支架结构也可以是双金属片结构，感温构件与测温点接触或尽量靠近，一束准直光照射在反射镜上，从反射镜反射的光被接收器接受，通过接收器输出信号与处理装置相连，处理装置具有光电转换、信号放大、数据处理、记录显示、报警等功能装置，可按接收器的位置指示对被测电气设备的温度进行监控。
所谓二支架结构是用两种不同的热膨胀系数的材料分别制成两个支撑反射镜的支架；所谓双金属片是指热膨胀系数不同的两种金属粘结在一起形成的片状材料，双金属片结构有两种形式，一种与二支架结构类似，当由两种金属材料制成的支架完全粘连在一起时就成为双金属片结构的一种，另外一种是将双金属片弯曲为U型，U型的两臂分别与反射镜和底座相连。本装置中，虽然感温构件的结构形式有多种选择，但在测温原理和实现方法上是基本相同的。
发明的有益效果(1)本装置由于采用全光学方法进行温度测量和信号传递，完全解决了高电磁场中的绝缘、干扰问题；(2)本装置由于利用了材料线性热膨胀性质，反射光路对热膨胀变形量进行放大，因此在整个温度变化范围内都可以得到较高的测量精度，可以实现高可靠性的监控；(3)本装置结构简单，成本低廉，使用维护非常方便。
图1是例1的结构示意图；图2是例2的结构示意图；图3是本发明测温原理示意图；图4是例3的结构示意图；图5是例4的结构示意图。
具体实施方式
参照附图详细说明技术方案的实施例。
例1是一种封闭的结构装置，其感温构件采用支架结构形式。如图1所示，外面的入射光19经由光纤1通过装在机壳12上的底座2上的透镜3转为准直光4照射到反射镜5上，反射镜装在热膨胀系数不同的材料制成的支架6和支架7上，二支架被底座8固定在机壳12上，与二支架相连的机壳的一面处在测温点上；从反射镜5反射的光9的方向上设置按照一定间距排列的一系列接收器10，这一系列接收器被底座11按一定角度固定安装在机壳12上。每个接收器都连接着一根光纤13，光信号经光纤13传输到强磁电场影响范围之外的转换处理、显示装置。测温点的位置设在需要温度监控的电气设备所在之处，处在强电磁场影响范围之内。当发生故障，测温点的温度发生变化时，支架6和支架7的温度会随之改变，由于支架6和支架7的热膨胀系数不同，两支架间的长度差会随温度变化而发生改变，从而导致安装在支架上的反射镜5发生偏转，并且温度变化量与偏转角度之间存在一定的线性关系。如图3所示，发生偏转的反射镜5’与反射镜原来的位置5之间存在角度0，虽然入射光4的方向不变，但反射光9’方向与原来反射光9的方向也存在角度θ。在反射光方向上设置一系列的接受器10，反射光9’和原来反射光9就会被不同的接收器接受，并且从接收器的位置能够指示出反射镜偏转量的大小，由反射镜偏转量与温度变化量之间的线性关系，可以进一步确定出被测体的温度变化量，经过定标之后即可测得被测体的温度值。图1所示测温装置放置在强电磁场影响范围之内，将光源放置在强电磁场影响范围之外，用光纤1将入射光传入到测温装置中，准直光4经反射镜5的反射后，反射光9被按照一定间距排列的一系列的接收器10所接受，接收器10可以为一种透镜，将准直光9聚焦到光纤13中。然后光信号18由光纤13传输到强电磁场影响范围之外的处理装置17中，实现光电转换、信号放大、数据处理、记录显示、报警等功能。由于每一个接收器都对应有一根输出光纤，因此只要探测到某根光纤中的光信号就能够判断出接收到反射光的接收器10的位置，从而判断出反射镜偏转量，得出被测物体的温度，达到温度监控的目的。综上可知，测量温度的精度主要由反射镜偏转角随温度变化的幅度、接收器与反射镜之间的距离以及接收器的个数来决定。由于信号光通过光纤传送到强电磁场外再进行处理，因此可以做到对高压完全绝缘，并且不受外界强电磁场的干扰。这种装置其体积小，且受外界干扰也较小，适合于安装在高压开关柜等。
例2同样采用支架式，但是一种光在自由空间传播的开放结构的实施装置。如图2所示，由在强电磁场外的光源14产生的一束准直光4对准反射镜5，经由反射镜5反射的反射光9照射到安装在强电磁场影响范围之外的接收器15上，接收器15由多个光电探测器组成，经由光电探测器将光信号转化为电信号20输出到信号处理装置(17)。由光电探测器的位置可得出被测电气设备的温度。这种装置结构简单，适合于安装在空间较大的环境中。
例3如图4所示，感温构件采用U型双金属片16，双金属片两臂分别与反射镜5和底座8连接固定。当温度发生改变时，U形结构的张角会发生改变，从而改变与之相连的反射镜5的角度，达到传感温度的目的。其光路结构及工作原理与例1或例2类同。
例4如图5所示，感温构件采用支架型双金属片，支架16由两种相互粘连的热膨胀系数不同的金属制成的支架组成，分别与反射镜5和底座8连接固定，与例1或例2结构类似，该实施例的工作原理同样与以上三例类同。
权利要求1.光传感温度监控装置，其特征是将一块反射镜安装在一个由两种热膨胀系数不同材料制成的感温构件上，感温构件与测温点接触或尽量靠近，一束准直光照射在反射镜上，从反射镜反射的光被接收器接受，通过接收器输出信号到处理装置。
2.按权利要求1所述光传感温度监控装置，其特征是感温构件为两种不同热膨胀系数材料制成的支架(6)和支架(7)构成。
3.按权利要求1所述光传感温度监控装置，其特征是感温构件由双金属片制成，其形式可以为U型或支架型。
4.按权利要求1或2所述光传感温度监控装置，其特征是入射光(19)经由光纤(1)通过安装在机壳(12)上的底座(2)上的透镜(3)转化为准直光(4)照射到反射镜(5)上，反射镜(5)装在支架(6)和支架(7)上，二支架被底座(8)固定在机壳(12)上，与二支架相连的机壳的一面处在测温点上；从反射镜(5)反射的光(9)的方向上设置按照一定间距排列的一系列接收器(10)，这一系列接收器被底座(11)按一定角度固定安装在机壳(12)上，每个接收器都连接着一根光纤(13)，光信号(18)经光纤(13)传输到强磁电场影响范围之外的处理装置(17)。
5.按权利要求1或2所述光传感温度监控装置，其特征是由强电磁场影响范围之外的光源(14)产生一束准直光(4)对准反射镜(5)，其反射光(9)照射到安装在强电磁场影响范围之外的接收器(15)上，接收器可由多个光电探测器组成，经由光电探测器将光信号转化为电信号(20)输出到处理装置(17)。
6.按权利要求1或3所述光传感温度监控装置，其特征是感温构件为U型双金属片(16)，其两臂分别与反射镜(5)和底座(8)相连。
7.按权利要求1或3所述光传感温度监控装置，其特征是感温构件是由两种相互粘连的热膨胀系数不同的金属组成的双金属片(16)，分别与反射镜(5)和底座(8)相连。
专利摘要光传感温度监控装置，是要防止高压电开关或变压器等电气设备因过热而烧毁情况的发生，监控其温度变化，以便及时采取措施，消除事故苗头。本装置有一个反射镜安装在一个由两种热膨胀系数不同的材料构成的感温构件上，感温构件可以是二支架结构也可以是双金属片结构。感温构件与测温点接触或尽量靠近，一束准直光照射在反射镜上，从反射镜反射的光被设置的接收器接收，通过接收器输出信号与处理装置连接。感温构件会随测温点的温度变化而导致反射镜偏转，二者存在线性关系，从接收器的位置能指示出反射镜偏转量的大小，因而能测得被测物体的温度。本装置可装在高压开关柜内，也可用于空间较大场所。
文档编号G01D5/26GK2558975SQ0221817
公开日2003年7月2日 申请日期2002年6月12日 优先权日2002年6月12日
发明者符建 申请人:符建