一种利用光纤传感技术的测温系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种利用光纤传感技术的测温系统，所述系统包括：宽带光源发射模块、标准波长光谱气室、光环形器、信号处理装置、高速光切换开关、光纤传感器、波长解调器、温度显示装置；其中，所述宽带光源发射模块，连接所述标准波长光谱气室及光环形器；所述标准波长光谱气室，连接所述信号处理装置；所述光环形器，连接所述高速光切换开关及信号处理装置；所述高速光切换开关，连接光纤传感器；所述信号处理装置，连接所述波长解调器；所述波长解调器，连接温度显示装置。
【专利说明】一种利用光纤传感技术的测温系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种利用光纤传感技术的进行测温系统，主要应用在储能锂电池组中。
【背景技术】
[0002]光纤传感技术是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而迅速发展起来的一种以光为载体、光纤为媒质、感知和传输外界信号的新型传感技术。光纤布拉格光栅传感器是用布拉格光栅作为敏感元件的功能型光纤传感器，其传感原理是利用光纤材料的光敏性，用紫外光的空间干涉条纹在纤芯内形成空间相位光栅，根据外界物理参量对反射布拉格光栅中心波长的影响来反向检测外界物理值。对布拉格光栅中心波长有影响的物理量有两种:温度和应力；并且，布拉格光栅中心波长的变化与温度和应力呈线性关系。
[0003]由于锂电池单体容量很小，为了实现大规模储能需要串并联大量的锂电池。但是，大量锂电池单体的串并联使用使得不均衡性对锂电池性能的影响很大。不均衡性的影响很大程度体现在温度上，规模化锂电池由于都是装柜运行，而电池柜的通风通常位于电池柜的上部，通风的不均匀使得不同位置锂电池的温度差异较大，温度高的锂电池会提前退役，从而导致整个电池柜电池的提前退役，对储能系统产生极大的浪费。对温度不均衡性，通过监测锂电池热电温度来防止发热损坏。
[0004]目前对储能锂电池的温度监测普遍采用的是热敏电阻方法，通过在电池组中放热敏电阻，监测相关点的温度变化实现对储能电池的温度监测。但由于现在使用的每个储能电池组是由多个锂电池芯串并联组成，电芯之间的不均衡性是造成电池组老化的主要原因，采用热敏电阻通常只监测整个电池组的某几个点，不是监测每个电芯，通常一个储能电池组的热敏电阻约2-4个，对储能电池组内部温度分布的反映极为有限，远不能满足电芯监测的要求；并且热敏电阻是电信号传感器，容易受电磁环境的干扰；如果个数太多，信号接线也较复杂，在一定程度上限制了热敏电阻方法的应用，所以需要一种更先进的储能电池组测温系统来解决以上问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型利用光纤传感技术，通过标准波长光谱气室，高速光切换开关等硬件来进行实时、在线温度监测的功能。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提出了一种利用光纤传感技术的测温系统，所述系统包括:宽带光源发射模块、标准波长光谱气室、光环形器、信号处理装置、高速光切换开关、光纤传感器、波长解调器、温度显示装置；其中，所述宽带光源发射模块，连接所述标准波长光谱气室及光环形器，用于发出测试光波至所述标准波长光谱气室，发出检测光波至光环形器；所述标准波长光谱气室，连接所述信号处理装置，用于将测试光波离散为多个基准波长光波，并发送至所述信号处理装置；所述光环形器，连接所述高速光切换开关及信号处理装置，用于将检测光波传送至高速光切换开关，还用于将响应光波后传送至信号处理装置；所述高速光切换开关，连接光纤传感器，用于将检测光波传送至光纤传感器，还用于接收所述光纤传感器反射回的响应光波，进行分时复用后传输至所述信号处理装置；所述光纤传感器，用于接收所述检测光波，并根据温度反射回响应光波；所述信号处理装置，连接所述波长解调器，用于接收多个基准波长光波，建立波长与电压对应关系，还用于接收响应光波，进行信号处理后得到所述响应光波对应的电压数字信号；所述波长解调器，连接温度显示装置，用于根据所述响应光波对应的电压数字信号，利用所述波长与电压对应关系计算出所述响应光波的波长；所述温度显示装置，用于根据所述响应光波的波长标定出待测温度并显示。
[0007]进一步的，所述信号处理装置还用于将多个基准波长光波进行光电转换、A/D转换得到每一基准波长光波对应的电压数字信号，对每5个所述基准波长光波及对应的电压数字信号采用拉格朗日分段插值法得到波长与电压对应关系。
[0008]进一步的，所述波长与电压对应关系为:
[0009]
【权利要求】
1.一种利用光纤传感技术的测温系统，其特征在于，所述系统包括:宽带光源发射模块、标准波长光谱气室、光环形器、信号处理装置、高速光切换开关、光纤传感器、波长解调器、温度显示装置；其中， 所述宽带光源发射模块，连接所述标准波长光谱气室及光环形器，用于发出测试光波至所述标准波长光谱气室，发出检测光波至光环形器； 所述标准波长光谱气室，连接所述信号处理装置，用于将测试光波离散为多个基准波长光波，并发送至所述信号处理装置； 所述光环形器，连接所述高速光切换开关及信号处理装置，用于将检测光波传送至高速光切换开关，还用于将响应光波后传送至信号处理装置； 所述高速光切换开关，连接光纤传感器，用于将检测光波传送至光纤传感器，还用于接收所述光纤传感器反射回的响应光波，进行分时复用后传输至所述信号处理装置； 所述光纤传感器，用于接收所述检测光波，并根据温度反射回响应光波； 所述信号处理装置，连接所述波长解调器，用于接收多个基准波长光波，建立波长与电压对应关系，还用于接收响应光波，进行信号处理后得到所述响应光波对应的电压数字信号; 所述波长解调器，连接温度显示装置，用于根据所述响应光波对应的电压数字信号，利用所述波长与电压对应关 系计算出所述响应光波的波长； 所述温度显示装置，用于根据所述响应光波的波长标定出待测温度并显示。
2.根据权利要求1所述的利用光纤传感技术的测温系统，其特征在于，所述信号处理装置还用于将多个基准波长光波进行光电转换、A/D转换得到每一基准波长光波对应的电压数字信号，对每5个所述基准波长光波及对应的电压数字信号采用拉格朗日分段插值法得到波长与电压对应关系。
3.根据权利要求2所述的利用光纤传感技术的测温系统，其特征在于，所述波长与电压对应关系为: L=ZyjIjW,
’ Ij(X)=PI^.J丄丄v v ?
Xj-Xi 其中，Yj为基准波长光波信号波长； Xi^Xj为不同的基准波长光波信号对应的电压； L为待测光波的波长； X为待测光波的电压。
4.根据权利要求3所述的利用光纤传感技术的测温系统，其特征在于，所述信号处理装置还用于将所述响应光波进行离散处理得到多个不同波长的光波，再进行光电转换、A/D转换得到所述响应光波对应的电压数字信号。
5.根据权利要求2或4所述的利用光纤传感技术的测温系统，其特征在于，所述信号处理装置包括:可调滤波器、光电探测器及A/D转换器；所述可调滤波器连接所述标准波长光谱气室、光环形器及所述光电探测器，所述光电探测器连接所述A/D转换器，所述A/D转换器连接所述波长解调器。
6.根据权利要求5所述的利用光纤传感技术的测温系统，其特征在于，所述波长解调器还用于分离出所述多个不同波长的光波中电压数字信号值最大的光波，利用波长与电压对应关系计算 出所述光强值最大光波的波长。
【文档编号】G01K11/32GK203490002SQ201320659850
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】陈豪, 白恺, 祝翔, 刘少宇, 刘辉, 李娜, 李智, 石世前, 张滢, 宋堃 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司, 国网新源张家口风光储示范电站有限公司, 武汉康普长青软件技术有限公司