基于光纤电场传感技术的人体接近高压设备传感装置的制造方法

文档序号:9665736
基于光纤电场传感技术的人体接近高压设备传感装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于人体接近传感领域,尤其涉及一种基于光纤电场传感技术的人体接近高压设备传感装置。
【背景技术】
[0002]在电力系统中,特别是大型高压设备如高压传输变压器,高压电缆等上的高压电对人体危害的事件时常发生,是一项值得关注的问题。如何防止人体高压触电事故的发生,也是一个迫切需要解决的研究课题。
[0003]在人体接近传感方面,传统的传感技术包括有:电磁波反射及吸收技术、电容感应技术、红外感应,超声波反射技术以及光电检测技术,此外还有采用数字图像处理等智能检测技术等。虽然这些人体接近传感技术在许多领域取得了很好的应用成果,但这些技术都是基于电或电子检测方式的,很难在电力系统行业中得到推广和应用。原因是:在大型高压设备附近,经常存在着非常强的工频交变电磁场以及由于频繁放电所产生的高强度,高频电磁波噪声。这些因素会严重干扰电子器件及设备的正常工作,使传统的人体接近传感装置的工作可靠性大大降低。
[0004]光纤传感技术是采用以光纤作为传感或传输媒介的激光测量技术,由于光纤不受上述强电磁场干扰的影响,在电力行业中,作为一种可替代传统检测方法的新类型传感技术,已经受到了人们的普遍关注和接受。在电力行业中,如果采用基于光纤电场传感技术实现人体高压设备接近的传感装置,能够很好地克服传统传感技术和装置所遇到的,由强电磁场干扰所带来的各种问题。进一步,由于光纤传感器为无电驱动类型,可长时间安全可靠地运行;通过光纤连接还可实现远距离,多支路安置,构成一个大规模传感网络,实现大面积范围的人体接近高压设备的实时监测。

【发明内容】

[0005]针对现有技术存在的缺陷,本发明目的是提供一种基于光纤电场传感技术的人体接近高压设备传感装置。
[0006]为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于光纤电场传感技术的人体接近高压设备传感装置,包括至少一个作为感应物的人体、一个能够提供电场辐射的高压设备、至少一个光纤电场传感器、至少一根传输光纤和一台激光解调仪;所述光纤电场传感器通过传输光纤与激光解调仪相连接;所述光纤电场传感器设置于人体与高压设备之间,且贴近高压设备一侧。
[0007]所述光纤电场传感器为无源的全光纤结构或晶体结构的电场传感器,能够感应高压设备附近的电场,并改变激光解调仪发送的探测激光光束中至少一种光参数的量值,其中光参数包括波长、相位、振幅和偏振态。
[0008]所述高压设备为能向周围辐射足够强的交流电场或直流静电场的工频交流高压设备或直流高压设备。
[0009]所述激光解调仪能够向光纤电场传感器发送探测激光光束,并在返回激光光束中解调出光参数所包含的传感信息,输出与电场强度相对应的解调信号,实现电场传感。
[0010]采用无电驱动的光纤电场传感器和激光解调仪,并将传感器安装在所需监视的高压设备附近对其周围电场实施长时间连续的监测。当人体接近该高压设备时,人体作为一个导电体会干扰高压设备周围附近的电场分布状态,引起局部电场强度发生变化。通过对电场强度变化的连续监测和对检测信号特征的分析,可获取人体接近高压设备时的各种具体信息,其中包括相隔间距、接近速度等,实现传感目的。
[0011]本发明的工作原理是:直立在地面上的人体可视为一个导电体,并具有与地面相同的电势,而高压设备可为一个电极。当人体接近高压设备时,其相隔间距会不断地减少,使高压设备与人体之间空间内的平均电场不断增强,并改变了原有电场的分布状态。人体越接近高压设备,电场强度就会变得越大。另一方面,当人体移动速度加快时,单位时间内电场强度的变化就会加大。因此,可根据所测电场强度的平均值大小以及其单位时间内增幅的大小,推算出人体与高压设备的相隔间距以及接近时的平均速度,并根据预先所设定好的安全距离判别标准,决定是否发出相应的危险警报。
[0012]在具体实际应用中,可预先对监测区域内的电场强度进行测量并记录,用于与随后的测量结果进行数值比较,并由此确定具体的安全阈值。另一方面,在具体实际应用中,可在高压设备附近不同地方安置多个光纤电场传感器,以提高探测灵敏度和扩大探知范围。在传感器配置方面,可采用多个单体式光纤电场传感器,或采用单根光纤串联式光纤电场传感器组合体,或同时采用单体式与串联式相组合的方式进行配置。在多传感器复用方面,可采用时分复用,或波分复用,或两者相结合的方式构建成一个传感网络,并通过中央数据处理装置对多路探测信号实施统一管理,实现对大面积区域内高压设备人体接近的实时监控管理。
[0013]与现有技术相比,本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点:
1、光纤电场传感器为无电驱动,不受各种强电磁场干扰的影响。
[0014]2、光纤电场传感器体积小安装方便;且安装位置不受距离的限制,可实现远程传感。
[0015]3、光纤电场传感器成本低,可靠性高,可长时期使用。
[0016]4、可在大面积范围内安置多个光纤电场传感器构成传感网络,从而扩展探测范围。
[0017]5、通过对电场检测信号的分析,可对人体接近高压设备时的相隔间距与接近速度进行估计。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构示意图。
[0019]图2为本发明一实施例有关的当无人体接近高压设备时传感系统输出的解调信号的时域波形图。
[0020]图3为本发明一实施例有关的当有人体接近高压设备时传感系统输出的解调信号的时域波形图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图,对本发明的具体实施例做进一步的说明。
[0022]如图1所示,一种基于光纤电场传感技术的人体接近
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