一种用于断路器动触头安装的小型声表面波测温传感器的制作方法

本实用新型涉及温度传感器领域，尤其涉及无线无源的声表面波测温传感器，具体涉及一种用于断路器动触头安装的小型声表面波测温传感器。

背景技术：

变电站内的各设备在长期运行过程中，开关的触点和母线连接等部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度无法监测，由此非常容易导致事故发生，电网设备中的触头和接头是电网安全的一个重要隐患，现有统计结果表明，故障其主要发生在如下位置：

一、开关柜中动、静触头故障，开关柜作为一种广泛运用的电力设备，开关柜是输配电系统中的重要设备，承担着开断和关合电力线路、线路故障保护、监测运行电量数据的重要作用；开关设备因高压断路器动、静触头接触不良，加上长期的大电流、触头老化等因素易致其接触电阻增大，从而导致长时间发热、触头温升过高甚至最终发生高压柜烧毁故障。

二、电缆接头故障，随着运行时间的延长、压接头的松动、绝缘老化、以及局部放电、高压泄漏等，将引起发热和温度的升高，温度的升高将使这些状况进一步恶化，这将促使温度进一步提升，这一恶性循环的结果就引发短路放炮，甚至火灾。电力设备安全可靠性是超大规模输配电和电网安全保障的重要环节，在持续扩大供电同时给电网电器设备带来一系列的安全问题，为尽可能的避免各类电力事故，电力设备安全运营实时监控的任务迫在眉睫。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：基于声表面波的特性，提供一种无线无源的，适用于对断路器动触头温度监测的测温传感器，用于实现更长时间的监测。现有技术中的测温方式主流有两种：

其一、ct感应取能半导体测温方式，因为必须在高压有电且保持在一定工作电流情况下才能正常工作，而且高压电流有大电流冲击时即会发生传感器损坏，测温范围窄。

其二、内置电池测温方式，虽然不受高压电流影响，但是由于其先天必须内置电池供能，所以电池的工作温度范围直接影响传感器的安全性，且电池一旦电能耗完即会失效，必须高压停电更换电池，安全性不高又不便维护。

相对于现有技术具有下述优势：

(1)无需电池或其他取能装置，在电力设备高温、强电磁环境下安全性极高。

(2)传感器无需电子元器件及电路，可靠性极高，与被监测设备同寿命。

(3)无需更换电池，安装成功后免维护。

(4)无源的工作方式不受能量限制，可以较高的频率进行温度信息的采集，数据实时性高。

为达到上述目的，本申请提供下述技术方案以完成本实用新型：

一种用于断路器动触头安装的小型声表面波测温传感器，包括壳体，所述壳体密封盖合在pcb电路板上，所述pcb电路板下表面固定连接有用于安装在断路器动触头上的底座，所述底座包括一体成型贯穿所述pcb电路板的锁紧凸台，所述锁紧凸台上安装有锁紧组件；

测温传感器还包括安装在pcb电路板上的收发天线、连接所述收发天线的第一电感和第二电感，所述第一电感另一端连接测温芯片的信号引脚，第二电感的另一端接地，以及用于将所述底座固定在断路器动触头上的钢索，所述钢索一端与底座固定连接，另一端通过所述锁紧组件固定在锁紧凸台上。

作为本申请的优选方案之一，所述锁紧组件包括张紧器，所述张紧器为固定连接所述钢索端头的全螺纹套管，所述张紧器安装在所述锁紧凸台上水平设置具有全螺纹的锁紧孔内，通过调节张紧器相对于锁紧孔的位置改变钢索的张紧度。

作为本申请的优选方案之一，所述锁紧凸台上还设置有用于限定所述张紧器相对于锁紧凸台位置的锁定螺杆；所述锁定螺杆螺纹连接锁紧凸台且锁定螺杆进入锁紧凸台的一端端头可进入锁紧孔内对张紧器构成阻挡。

进一步地，所述张紧器进入锁紧凸台的一端端头为锥形设置。

进一步地，所述张紧器沿轴向设置有贯穿螺纹孔，以及与所述贯穿螺纹孔平行设置并形成一体空间用于容纳所述钢索的槽口，所述贯穿螺纹孔内通过螺纹旋拧锁紧器将钢索挤压在槽口内进行固定。

所述底座上设置有约束钢索与底座相交方向的导向孔。

所述收发天线的频率范围为420-445mhz，驻波比小于2.0，阻抗为50ω，平面尺寸不大于200mm*200mm，厚度不大于5mm。所述测温芯片ism工作频段为433.92mhz±10mhz，所述第一电感为72nh和第二电感330nh。所述收发天线和底座均采用铜制。

有益效果：

(1)本实用新型完全无源无线，免维护，非常适合于不便于停电的开关柜测温。

(2)可以安装在断路器动触头触指上，直接监测开关柜内最大发热点，也是安全性要求最高的位置。

(3)传感器体积小型化，不影响开关柜中相间或相对地的安全绝缘距离。

(4)传感器表面设计为平板状，安装后没有明显尖端凸起等，安装在高压开关柜动触头后不会引起尖端放电等安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的立体结构图；

图2是图1的另一视角立体结构图；

图3是张紧器与锁紧器的装配示意图；

图4是图3的反向视角示意图；

图5是张紧器和锁紧器固定钢索的状态图；

图6是本实用新型的原理图。

图中：1-壳体；2-收发天线；3-pcb电路板；4-底座；5-钢索；6-锁紧凸台；7-导向孔；8-锁紧孔；9-张紧器；10-锁紧器；11-槽口；12-锁定螺杆。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

结合图1-2和图6所示的一种用于断路器动触头安装的小型声表面波测温传感器，包括壳体1，所述壳体1密封盖合在pcb电路板3上，密封方式可以采用注胶固封，所述pcb电路板3下表面固定连接有用于安装在断路器动触头上的底座4，所述底座4包括一体成型贯穿所述pcb电路板3的锁紧凸台6，所述锁紧凸台6上安装有锁紧组件；测温传感器还包括安装在pcb电路板3上的收发天线2、连接所述收发天线2的第一电感和第二电感，所述第一电感另一端连接测温芯片的信号引脚，第二电感的另一端接地，以及用于将所述底座4固定在断路器动触头上的钢索5，所述钢索5一端与底座4固定连接，另一端通过所述锁紧组件固定在锁紧凸台6上。所述收发天线2的频率范围为420-445mhz，驻波比小于2.0，阻抗为50ω，平面尺寸不大于200mm*200mm，厚度不大于5mm。所述测温芯片ism工作频段为433.92mhz±10mhz，所述第一电感为72nh和第二电感330nh。

工作原理及有益效果：

本实施例的技术结构是基于声表面波实现，因此，涵盖现有声表面波的特性和工作原理，具体为：天线2收到来自与测温传感器匹配的采集器发出的激励信号，采集器属于与本申请中测温传感器配合使用的外部设备。当天线2收到激励信号后传递给设置在测温芯片内的叉指换能器通过逆压电效应激励声表面波，完成电/声转换。进一步地，声表面波在测温芯片内部基片表面传播，经测温芯片内设置的反射栅形成谐振后反射后回到叉指换能器，从而在压电效应作用下被再次转换成激励信号，即共振回波，最后通过天线2再传递给与测温传感器匹配的采集器，完成声/电转换。叉指换能器和反射栅是现有的测温芯片中均设置有的，属于现有技术，在本实施例中采用常规的α-石英晶体作为基片材料。具体如图1所示，采用第二引脚与第一电感相连，并通过第一电感与天线2连通，测温芯片其余引脚均接地，值得说明的是所述天线2还通过330nh的第二电感接地目的是为了实现天线2与断路器动触头之间形成等电位，消除电势差，避免因电势差造成的检测失真或者损坏。由于被检测的断路器动触头都属于高电压，往往在10kv以上，在这种环境下，要想避免感应电势差应保持足够的距离，一般业界公认应超过120mm方能认定为安全距离，然而测温传感器的体积较小，从结构上就不可能提供如此大的安全距离，故而设定第二电感的目的是在测温传感器工作的433.92mhz±10mhz频率下相当于处于断路状态，不影响测温传感器的进行，而相对于被检测的断路器动触头所带的低频而言，又相当于处于短路状态，使得测温传感器在工作过程中属于等电位，消除电势差。本实施例中的测温传感器完全无源无线，免维护，非常适合于不便于停电的开关柜测温。可以安装在断路器动触头触指上，直接监测开关柜内最大发热点，也是安全性要求最高的位置。体积小型化，不影响开关柜中相间或相对地的安全绝缘距离。传感器表面设计为平板状，安装后没有明显尖端凸起等，安装在高压开关柜动触头后不会引起尖端放电等安全隐患。值得说明的是本实施例中底座4的下部结构采用与对应断路器动触头的结构匹配设置，其最终目的是为了更好的实现热传导，使得测温芯片能够在极短的时间内获取到最接近断路器动触头的真实温度。

实施例2：

结合图1-5所示内容，为了更好的实现对测温传感器的可靠安装，在实施例1的结构和原理基础上，进一步地优化物理结构，具体地：所述锁紧组件包括张紧器9，所述张紧器9为固定连接所述钢索5端头的全螺纹套管，所述张紧器9安装在所述锁紧凸台6上水平设置具有全螺纹的锁紧孔8内，通过调节张紧器9相对于锁紧孔8的位置改变钢索5的张紧度。所述锁紧凸台6上还设置有用于限定所述张紧器9相对于锁紧凸台6位置的锁定螺杆12；所述锁定螺杆12螺纹连接锁紧凸台6且锁定螺杆12进入锁紧凸台6的一端端头可进入锁紧孔8内对张紧器9构成阻挡。所述张紧器9进入锁紧凸台6的一端端头为锥形设置。

所述张紧器9沿轴向设置有贯穿螺纹孔，以及与所述贯穿螺纹孔平行设置并形成一体空间用于容纳所述钢索5的槽口11，所述贯穿螺纹孔内通过螺纹旋拧锁紧器10将钢索5挤压在槽口11内进行固定。所述底座4上设置有约束钢索5与底座4相交方向的导向孔7，所述收发天线2和底座4均采用铜制。铜制的目的主要是为了提高导热效能，使得测温芯片能够快速、准确的测量到实际温度，将温度对共振回波产生的影响准确的发送到采集器中，用于获知断路器动触头的实际温度。本实用新型主要是对结构上的改进，涉及声表面波测温的原理当属现有。

安装方法及有益效果：

在安装本实施例所提供的测温传感器时，应事前确保安装环境的安全性，安装环境应达到电工手册中的要求方可安装。其次，将钢索5绕过断路器动触头并贯穿通过导向孔7，然后将钢索5端头通过锁紧孔8并绷紧，标记钢索5伸出锁紧孔8的位置，将钢索5从锁紧孔8中取出，并插入张紧器9中，将钢索5标记位置对准张紧器9的穿出端，再将锁紧器10旋拧到张紧器9中，使得钢索5被嵌入到槽口11中被张紧器9和锁紧器10的共同挤压作用下实现固定。最后，将张紧器9拧入锁紧孔8中，直到钢索5的张紧力达到安装要求；最后将锁定螺杆12拧入锁紧凸台6中，直到锁定螺杆12的端头紧紧抵靠在张紧器9表面，避免发生松动，完成安装。

作为本实施例的优选方案，可以将钢索5的固定端采用球状可旋转卡接端头，使得张紧器9在旋拧过程中能够使钢索5发生自转，避免对钢索5产生扭矩。同理，基于此，亦可以在安装旋拧张紧器9之前反向旋转张紧器9用于抵消张紧钢索5的过程中张紧器9对钢索5施加的扭矩。采用上述结构或者安装方式都能够进一步的提升安装效果，减小或者消除钢索5在安装过程中产生的内应力。当然，作为本领域技术人员而言应当理解到，由于测温传感器的体积较小，需要安装紧固的力不需要过大，因此，即使存在些许内应力，亦不影响对测温传感器的安装和固定。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。