号作为弧光探测的参数，出口光纤6的末端与光纤跳线2连接，出口光纤6的外表面还设置有光学窗口 4，光学窗口 4为紫外带通光学窗口，该窗口可滤除外界可见光对传感系统的干扰。
[0029]如图2所示，光电转换单元3包括光学耦合系统7、分束器8、光接收器9、温度信号激发光源10、光电转换电路、温度信号激发光源驱动电路、同步电路和信号处理和输出电路。信号处理和输出电路包括弧光信号处理电路和温度信号采样电路。光纤跳线2通过光学親合系统7与分束器8的输入端连接，分束器8的两个输出端分别与光接收器9和温度信号激发光源10连接，光接收器9与光电转换电路连接，温度信号激发光源10依次通过温度信号激发光源驱动电路和同步电路与光电转换电路连接，光电转换电路与信号处理和输出电路连接。
[0030]本发明同时提供一种利用具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置的测量方法，包括弧光探测方法和温度测量方法。
[0031]弧光探测方法包括以下步骤:
[0032]I)当弧光出现时，光学探头的光学窗口将弧光中波长大于400nm的弧光过滤，使弧光中波长小于400nm的紫外光透过光学窗口照射到荧光材料上，荧光材料受到紫外光照射后激发出与弧光对应的具有特殊频率、波形与强度的第一荧光信号。
[0033]2)步骤I)中的第一荧光信号依次通过出口光纤、光纤跳线、光学耦合系统和分束器传输至光接收器，光接收器配合光电转换电路中的弧光信号处理电路将第一荧光信号转换成布尔型的弧光电信号，并以TTL电平的形式进行输出。
[0034]温度测量方法包括以下步骤:
[0035]I)光电转换单元中的温度信号激发光源驱动电路控制温度信号激发光源以极短的时间间隔发送激发脉冲光，激发脉冲光依次通过分束器、光学耦合系统、光纤跳线和出口光纤传输至荧光材料，荧光材料受到激发脉冲光的激发发出频率、波形与强度不同于第一荧光信号的第二荧光信号。
[0036]2)步骤I)中的第二荧光信号依次通过出口光纤、光纤跳线、光学耦合系统和分束器传输至光接收器，光接收器配合光电转换电路中的温度信号采样电路将第二荧光信号的时间衰减参数转换为温度值，并通过基于Modbus协议的RS485接口进行输出。
[0037]弧光未发生时，监测空间的温度处于正常变化状态，系统处于温度持续测量状态，一旦弧光发生，故障产生的温度会迅速向监测点扩散，然而弧光的传播速度远大于温度的扩散速度，故而系统监测到弧光后瞬间将故障源切断保护，然后继续监测温度。
【主权项】
1.具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置，包括光学探头(I)、光纤跳线(2)、光电转换单元(3)，所述光学探头(I)通过所述光纤跳线(2)与所述光电转换单元(3)连接，其特征在于，所述光学探头(I)包括出口光纤￠)，所述出口光纤￠)的末端与所述光纤跳线(2)连接，所述出口光纤(6)的外表面还设置有紫外带通光学窗口(4)。2.根据权利要求1所述具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置，其特征在于，所述荧光材料(5)为稀土掺杂的具有温度特性的荧光物质。3.根据权利要求1所述具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置，其特征在于，所述光学窗口(4)为紫外带通光学窗口。4.根据权利要求1所述具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置，其特征在于，所述出口光纤(6)为熔融石英材质。5.根据权利要求1所述具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置，其特征在于，所述光电转换单元(3)包括光学耦合系统(7)、分束器(8)、光接收器(9)、温度信号激发光源(10)、光电转换电路、温度信号激发光源驱动电路、同步电路和信号处理和输出电路；所述光纤跳线(2)通过所述光学耦合系统(7)与所述分束器(8)的输入端连接，所述分束器(8)的两个输出端分别与光接收器(9)和温度信号激发光源(10)连接，所述光接收器(9)与所述光电转换电路连接，所述温度信号激发光源(10)依次通过所述温度信号激发光源驱动电路和所述同步电路与所述光电转换电路连接，所述光电转换电路与所述信号处理和输出电路连接。6.根据权利要求1所述具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置，其特征在于，所述信号处理和输出电路包括弧光信号处理电路和温度信号采样电路。7.利用权利要求1所述具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置的测量方法，其特征在于，包括弧光探测方法和温度测量方法。8.根据权利要求7所述测量方法，其特征在于，所述弧光探测方法包括以下步骤: 1)当弧光出现时，光学探头的光学窗口将弧光中波长大于400nm的光过滤，使所述弧光中波长小于400nm的紫外光透过光学窗口照射到荧光材料上，荧光材料受到紫外光照射后激发出与所述弧光对应的具有特殊频率、波形与强度的第一荧光信号； 2)步骤I)中的第一荧光信号依次通过出口光纤、光纤跳线、光学耦合系统和分束器传输至光接收器，光接收器配合光电转换电路中的弧光信号处理电路将第一荧光信号转换成布尔型的弧光电信号。9.根据权利要求7所述测量方法，其特征在于，所述温度测量方法包括以下步骤: 1)光电转换单元中的温度信号激发光源驱动电路控制温度信号激发光源以极短的时间间隔发送激发脉冲光，所述激发脉冲光依次通过分束器、光学耦合系统、光纤跳线和出口光纤传输至荧光材料，荧光材料受到激发脉冲光的激发发出频率、波形与强度不同于第一荧光信号的第二荧光信号； 2)步骤I中的第二荧光信号依次通过出口光纤、光纤跳线、光学耦合系统和分束器传输至光接收器，光接收器配合光电转换电路中的温度信号采样电路将第二荧光信号的时间衰减参数转换为温度值。
【专利摘要】本发明提供了具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置及其测量方法，包括光学探头、光纤跳线、光电转换单元，所述光学探头通过所述光纤跳线与所述光电转换单元连接，所述光学探头包括出口光纤，所述出口光纤的前端设置有稀土参杂的具有温度特性的荧光材料，所述出口光纤的末端与所述光纤跳线连接，所述出口光纤的外表面还设置有紫外带通光学窗口。本发明具有温度测量功能的光纤电弧光传感装置及其测量方法，在光学探头上设置有紫外带通光学窗口，该窗口可滤除外界可见光对传感系统的干扰；在光学探头中置有稀土参杂的具有温度特性的荧光物质作为感光材料，可同时完成弧光与温度的探测。
【IPC分类】G01K11/00, G01R31/00
【公开号】CN105044482
【申请号】CN201510198059
【发明人】耿开胜, 严跃, 王大明, 孙军, 方成, 戚新星
【申请人】南京五石金传感技术有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月23日