一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器的制作方法

本申请属于检测领域，具体涉及一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器。

背景技术：

输电线路大多由杆塔、导线和绝缘子等构成，并且被架设在地面之上，为电力系统的一部分。由于在低温雨雪天气里，大量水气凝聚在输电线路表面，造成输电线路表面覆冰，因此容易造成电力系统的冰冻灾害。并且，输电线路覆冰还会增加输电线路的负荷。严重时，输电线路覆冰或导线震荡甚至会导致输电线路发生杆塔倾倒、断线及跳闸事故，从而给输电线路造成重大的损害，进一步威胁到电力系统的安全稳定运行。

为了提高电力系统的安全性，需要检测输电线路的表明是否覆冰。现有的覆冰检测的拉力传感器，如图1所示，包括弹性体101、设置于所述弹性体101顶端的上挂环102、设置于所述弹性体101底端的下挂环103、套设在所述弹性体101周圈外侧的外壳104、以及设置于所述弹性体101的内部中空处的传感光栅105。使用时，将其上挂环102与杆塔相连，下挂环103与绝缘子相连，绝缘子与导线相连。当输电线路覆冰时，杆塔与导线等部件的负荷就会增加，产生拉应力，导致弹性体101产生应变，利用传感光栅105测定弹性体101的应变，从而确定拉应力大小。根据该拉应力的大小，即可确定输电线路是否覆冰。

但是，拉力传感器中的传感光栅105对温度灵敏，也就是说温度对传感光栅105的测量结果影响很大。即使外壳104可防止传感光栅105受到日晒雨淋，但是外壳104也只有一面始终能够受到阳光照射，所以外壳104内部各区域的温度并不均匀，导致传感光栅105的测量结果不准确，进一步导致现有技术中的覆冰检测的拉力传感器对输电线路是否覆冰的检测结果准确性较低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器，以解决现有的拉力传感器测量结果不准确的问题。

一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器，包括弹性梁、两个分别连接在所述弹性梁两端的弹性固定端以及套设于所述弹性梁和所述弹性固定端外部的中空外壳；

在所述弹性固定端和所述外壳之间设置有滑动部，且所述滑动部固定在所述外壳上；

在所述弹性固定端和所述滑动部下方设置有密封部；

所述滑动部为凹字形，包括上边框以及下边框，在所述弹性固定端的外侧圆周上设置有与所述上边框紧密贴合的第一刮油环，在所述弹性固定端的外侧圆周上设置有与所述下边框紧密贴合的第二刮油环；

所述密封部包括弹性支架、设置于所述弹性支架上的第一密封唇、以及设置于所述第一密封唇上的第二密封唇；

所述弹性支架的一端固定在所述中空外壳上，所述弹性支架另一端向着所述弹性固定端的方向弯曲为自由端，且靠近所述弹性支架；

所述第一密封唇向着所述滑动部的方向弯曲，所述第一密封唇截面为起始端到末端圆心半径先逐渐减小后逐渐增大围成的封闭图形；

所述第二密封唇一端固定在所述第一密封唇上，所述第二密封唇另一端向着所述弹性固定端的方向弯曲为自由端，其中自由端位于所述弹性固定端和所述滑动部之间；

所述弹性固定端在所述滑动部上可上下滑动；

所述中空外壳的直径大于所述弹性梁的直径，且在所述中空外壳与所述弹性梁之间形成的空腔中填充电气绝缘油；

在所述弹性梁上装设有双敏感传感光栅以及温补传感光栅。

进一步地，所述滑动部还包括滚珠，所述滚珠嵌入所述滑动部凹字形的凹槽中，且所述滚珠与所述弹性固定端相切。

进一步地，所述弹性固定端还包括滑珠，所述滑珠位于所述第一刮油环和所述第二刮油环之间，且所述滑珠与所述滑动部凹字形的凹槽相切。

进一步地，所述弹性梁包括本体，以及从所述本体一侧贯通到相对的所述本体另一侧的空腔；

在所述空腔内的一侧固定有第一光纤光栅，所述双敏感传感光栅固定在所述第一光纤光栅上，在所述双敏感传感光栅的一端连接有第一传输光纤；

在所述空腔内的另一侧固定有第二光纤光栅，所述温补传感光栅固定在所述第二光纤光栅上，在所述温补传感光栅的一端连接有第二传输光纤。

进一步地，一个所述弹性固定端上连接有两个圆形连接挂环，另一所述弹性固定端连接有一个U形连接挂环；

两个所述圆形连接挂环的中心线相互平行，且均与所述U形连接挂环中心线相垂直。

进一步地，所述第一光纤光栅包括第一传感光栅和第一光纤基底，所述第一传感光栅和第一光纤基底通过树脂胶粘贴在一起，且所述第一传感光栅和第一光纤基底的表面均涂抹有防水胶层；

所述第二光纤光栅包括第二传感光栅和第二光纤基底，所述第二传感光栅和第二光纤基底通过树脂胶粘贴在一起，且所述第二传感光栅和第二光纤基底的表面均涂抹有防水胶层。

进一步地，所述第一光纤基底与所述第二光纤基底均由不锈钢钢片制成。

进一步地，所述弹性梁由碳素结构钢制成。

进一步地，当检测输电线路的覆冰情况时，两个所述圆形连接挂环与输电线路杆塔的横担相连接；

所述U形连接挂环与输电线路杆塔上的绝缘子相连接。

由以上方案可知，本申请提供一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器，该拉力传感器包括弹性梁、两个分别连接在所述弹性梁两端的弹性固定端、以及套设于所述弹性梁和所述弹性固定端外部的中空外壳，在所述弹性固定端和所述外壳之间设置有滑动部，在所述弹性固定端和所述滑动部下方设置有密封部；在所述弹性固定端的外侧圆周上设置有第一刮油环以及第二刮油环，所述弹性固定端在所述滑动部上可上下滑动，在所述中空外壳与所述弹性梁之间形成的空腔中填充电气绝缘油。拉力传感器内部充满电气绝缘油，使得拉力传感器内部的温度保持一致，避免了由于温度不均匀而导致传感光栅测量的波长变化量出现偏差，因此，温度补偿后计算出的拉力值F准确性提高，消除了温度不均匀时对测量结果所产生的影响，减少拉力传感器的温度飘移，克服了由温度不均匀而引起的传感器的测量偏差，提高了测量精度、测量性能的稳定性和可靠性。

附图说明

图1，为现有技术公开的一种拉力传感器结构示意图；

图2，为本申请实施例公开的一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器正视结构示意图；

图3，为本申请实施例公开的一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器左视结构示意图；

图4，为本申请的图2中a处滑动机构放大示意图；

图5，为本申请的实施例公开的另一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器正视结构示意图；

图6，为本申请的图5中b处滑动机构放大示意图；

图7，为本申请实施例公开的一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器在电力系统中的应用情景示意图。

其中，101-弹性梁，102-上挂环，103-下挂环，104-外壳，105-传感光栅，2-拉力传感器，201-弹性梁，2011-本体，2012-空腔，2013-第一光纤光栅，2014-双敏感传感光栅，2015-第一传输光纤，2016-第二光纤光栅，2017-温补传感光栅，2018-第二传输光纤，202-弹性固定端，2021-第一刮油环，2022-第二刮油环，2023-滑珠，203-滑动部，2031-上边框，2032-下边框，2033-滚珠，204-密封部，2041-弹性支架，2042-第一密封唇，2043-第二密封唇，205-中空外壳，206-圆形连接挂环，207-U形连接挂环，10-输电线路杆塔，11-绝缘子，12-光缆，13-解调系统，14-检测系统。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例示出的实施例中的附图，对本申请实施例示出的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例公开一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器，参见图2所示的一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器正视结构示意图，所述输电线路覆冰监测拉力传感器包括：包括弹性梁201、两个分别连接在所述弹性梁201两端的弹性固定端202、以及套设于所述弹性梁201和所述弹性固定端202外部的中空外壳205；在所述弹性固定端202和所述外壳205之间设置有滑动部203，且所述滑动部203固定在所述外壳205上；在所述弹性固定端202和所述滑动部203下方设置有密封部204。

所述滑动部203为凹字形，包括上边框2031以及下边框2032，在所述弹性固定端202的外侧圆周上设置有与所述上边框2031紧密贴合的第一刮油环2021，在所述弹性固定端202的外侧圆周上设置有与所述下边框2032紧密贴合的第二刮油环2022，两个刮油环的作用是防止电气绝缘油漏出所述的中空外壳205。其中所述第一刮油环2021的作用主要防止中空外壳205空腔内的电气绝缘油，使用后，即使有漏出的电气绝缘油，也会首先滴进所述滑动部203的凹槽内，起到一定的润滑作用，而所述第二刮油环2022会防止滴入所述滑动部203电气绝缘油泄露出所述中空外壳205。

所述密封部204包括弹性支架2041、设置于所述弹性支架2041上的第一密封唇2042、以及设置于所述第一密封唇2042上的第二密封唇2043，所述弹性支架2041的一端固定在所述中空外壳205上，所述弹性支架2041另一端向着所述弹性固定端202方向弯曲为自由端且靠近所述弹性支架2041，所述第一密封唇2042向着所述滑动部203方向弯曲，其截面为起始端到末端圆心半径先逐渐减小后逐渐增大围成的封闭图形，所述第二密封唇2043一端固定在所述第一密封唇2042上，所述第二密封唇2043另一端向着所述弹性固定端202方向弯曲为自由端，其中自由端位于所述弹性固定端202和所述滑动部203之间。

所述弹性固定端202在所述滑动部203上可上下滑动，所述中空外壳205的直径大于所述弹性梁201的直径，且在所述中空外壳205与所述弹性梁201之间形成的空腔中填充电气绝缘油，在所述弹性梁201上装设有双敏感传感光栅2014以及温补传感光栅2017。

所述弹性支架2041、所述第一密封唇2042以及第二密封唇2043均为弹性材料制成。当拉力传感器2收到拉力的作用，所述弹性梁201会被拉伸，因此所述弹性固定端202向着拉伸方向移动，当移动一定距离后，开始压迫所述弹性支架2041的自由端，所述弹性支架2041向着压迫方向弯曲，设置于所述弹性支架2041上的第一密封唇2042向着滑动部203移动，最终贴紧在滑动部203的表面，设置于所述第一密封唇2042上的第二密封唇2043向着所述弹性固定端202侧壁移动，最终贴紧在所述弹性固定端202的侧壁表面。因此当覆冰较多时，产生的拉力大，有可能将弹性梁201拉出中空外壳205，第二密封唇2043贴近后刚好位于所述弹性固定端202侧壁底端，阻止所述第二刮油环2022进一步滑动，从而防止弹性梁201的进一步移动。所述弹性支架2041、所述第一密封唇2042以及第二密封唇2043配合使用，覆冰严重拉力过大时所述密封部204可起到对所述弹性固定端202和所述滑动部203的缓冲作用，同时也具有拉力过大时所述第二刮油环2022可能会拉出中空外壳205，所述弹性支架2041、所述第一密封唇2042以及第二密封唇2043配合使用可防止电气绝缘油的泄露。

因此，本申请的拉力传感器2内部充满电气绝缘油，电气绝缘油的热熔特性，避免了在阳光直射时拉力传感器2一侧温度偏高，一侧温度偏低的情况。同时，由于电气绝缘油的自然循环流动特性，带动拉力传感器2内部的温度场的流动，平衡了由于自然环境因素而引起的传感器内部的温度差，使得传感器内部的温度能够保持较好的一致性，避免了由于受温度不均匀而导致传感光栅测量的波长变化量出现偏差，因此，温度补偿后计算出的拉力值F准确，消除了温度不均匀时对测量结果所产生的影响，减少拉力传感器2的温度飘移，克服了由温度变化而引起的传感器的测量偏差，提高了测量精度、测量性能的稳定性和可靠性。

本申请实施例还公开一种优化方案，参见图4所示的图2中a处滑动机构放大示意图，在该优化方案中，所述滑动部203还包括滚珠2033，所述滚珠2033嵌入所述滑动部203凹字形的凹槽中，且所述滚珠2033与所述弹性固定端202相切。弹性固定端202与所述滑动部203之间形成了滚动摩擦，因此弹性固定端202移动受到的阻力小，减少了弹性固定端202所受的摩擦力，将外力的影响降到较低的水平，因此，进一步提高本身的拉力传感器2测量结果的准确度。

具体而言，本申请实施例还公开一种优化方案，参见图5所示的另一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器正视结构示意图，以及图6所示的图5中b处滑动机构放大示意图，在该优化方案中，所述弹性固定端202还包括滑珠2023，所述滑珠2023位于所述第一刮油环2021和所述第二刮油环2022之间，且所述滑珠2023与所述滑动部203凹字形的凹槽相切。同样也能够减少了弹性固定端202所受的摩擦力，将外力的影响降到较低的水平，因此，也可以进一步提高本身的拉力传感器2测量结果的准确度。

本申请实施例还公开一种优化方案，参见图3所示的一种用于输电线路覆冰检测的拉力传感器左视结构示意图，所述弹性梁201包括本体2011，以及从所述本体2011一侧贯通到相对的所述本体2011另一侧的空腔2012，在所述空腔内2012的一侧固定有第一光纤光栅2013，所述双敏感传感光栅固定2014在所述第一光纤光栅2013上，在所述双敏感传感光栅2014的一端连接有第一传输光纤2015，在所述空腔内2012的另一侧固定有第二光纤光栅2016，所述温补传感光栅2017固定在所述第二光纤光栅2016上，在所述温补传感光栅2017的一端连接有第二传输光纤2018。

由于光纤光栅对温度和拉力均敏感，温度的变化对测量的拉力影响较大，本申请为了降低温度对测量结果的影响，除了采用电气绝缘油使得中空外壳205内的温度较为均匀外，还采用双敏感传感光栅2014和温补传感光栅2017，双敏感传感光栅2014用来测量温度和拉力，温补传感光栅2017用来测量温度，当两者测量的温度一致时，双敏感传感光栅2014测量的拉力结果才较准确。

进一步地，一个所述弹性固定端202上连接有两个圆形连接挂环206，另一所述弹性固定端202连接有一个U形连接挂环207；两个所述圆形连接挂环206的中心线相互平行，且均与所述U形连接挂环207中心线相垂直；所述第一光纤光栅2013包括第一传感光栅和第一光纤基底，所述第一传感光栅和第一光纤基底通过树脂胶粘贴在一起，且所述第一传感光栅和第一光纤基底的表面均涂抹有防水胶层；所述第二光纤光栅2016包括第二传感光栅和第二光纤基底，所述第二传感光栅和第二光纤基底通过树脂胶粘贴在一起，且所述第二传感光栅和第二光纤基底的表面均涂抹有防水胶层；所述第一光纤基底与所述第二光纤基底均由不锈钢钢片制成；所述弹性梁201由碳素结构钢制成。

本申请的弹性梁201选用的材料是标准60号钢，国家规定的60号钢为优质碳素结构钢，淬火后具有高的强度和硬度，抗拉强度为675MPa，屈服强度为400MPa，伸长率大于12％。弹性梁201采用标准60号钢时，所述第一光纤光栅2013以及第二光纤光栅2016采用-700～2400量程的微应变，分辨率为0.82微应变，使用温度为-50～220℃。弹性梁201外部接有圆柱状的所述中空外壳205，其作用是防止光纤光栅3受到日晒雨淋。

本申请实施例还公开一种应用场景，参见图7所示的用于输电线路覆冰检测的拉力传感器在电力系统中的应用情景示意图，在该应用场景中包括拉力传感器2、解调系统13以及检测系统14，当拉力传感器2当检测输电线路的覆冰情况时，将两个所述圆形连接挂环206与输电线路杆塔10的横担相连接，将所述U形连接挂环207与输电线路杆塔10上的绝缘子11相连接。

具体而言，第一传输光纤2015以及第二传输光纤2018的末端与输电线路中光缆12相连接，光缆12的末端与解调系统13相连接，解调系统13与输电线路在线检测系统14相连接。拉力传感器2准确的测量出输电线路中覆冰产生的拉力，并将检测的拉力值和温度值通过第一传输光纤2015以及第二传输光纤2018传输至解调系统13，解码后将数据发送给检测系统14，检测系统14根据测得的拉力值结合输电线路中其他传感器(例如风力传感器、湿度传感器等)传输的数据，综合判断输电线路的覆冰情况。

综上所述本申请提供的拉力传感器2，避免了由于受温度不均匀而导致传感光栅测量的波长变化量出现偏差，因此，温度补偿后计算出的拉力值F准确，消除了温度不均匀时对测量结果所产生的影响，减少拉力传感器2的温度飘移，克服了由温度变化而引起的传感器的测量偏差，提高了测量精度、测量性能的稳定性和可靠性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。