基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于输电线路在线监测装置技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅的 输电线路覆冰力学传感器。
【背景技术】
[0002] 输电线路的覆冰会导致相关输电设备的机械特性和电气性能下降，这对电力系统 的安全运行构了成严重的威胁。当输电线上覆冰过多时，就有可能引起输电线的舞动、导线 和杆塔的连接部件严重损坏，甚至还会发生杆塔倾斜倒塌、导地线间闪络、输电线路短路跳 闸等严重事故。2008年初我国南方发生的特大雪灾导致整个地区的输电线路大面积覆冰， 倒塔、断线事故频发，致使广西、广东、贵州和云南地区的输电网络大面积、长时间停运，严 重影响了电力系统的正常运行，造成了超过百亿元的直接经济损失。输电线路覆冰对电力 系统的稳定运行造成了极大的危害，严重影响了经济发展和社会生活。因此，对输电线路覆 冰的在线监测是保证输电设备安全、可靠的运行以及减小因灾害所带来的损失的一种有效 方法。现有的可对输电线路覆冰进行监测的传感器均为电气测量传感器，这种传感器存在 测量结果欠稳定、使用寿命较短、可靠性欠佳、易受输电线路周围强电磁环境干扰等缺点。 所以设计一种性能稳定且运行可靠的覆冰监测传感器是必要的。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，解决了 现有的电气测量传感器测量结果不稳定、可靠性欠佳的问题。
[0004] 本实用新型所采用的技术方案是，基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，包 括弹性体，弹性体上固接有光纤光栅应变片，光纤光栅应变片上连接有传输光纤，弹性体外 套接有圆柱状的中空壳体。
[0005] 本实用新型的特点还在于，
[0006] 弹性体包括长方体的主体，主体的上下两个表面均通过方圆过渡节连接有圆柱体 的副体，主体相对称的两个侧面上均开有凹槽；光纤光栅应变片包括相互连接的传感光栅 和基底，基底与凹槽固接，传感光纤连接在传感光栅上。
[0007] 两个副体远离主体的表面上分别固接有连接器。
[0008] 本实用新型的有益效果是：
[0009] ①本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器具有抗电磁干扰强，耐腐 蚀，耐高温以及能够适应恶劣的环境；
[0010] ②本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器安装方法简单，非线性误 差较小，较传统的拉力传感器测量精度高，测量结果稳定、可靠性高。
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器主视图；
[0012] 图2是本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器左视图；
[0013] 图3是本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器使用示意图；
[0014] 图4是本实用新型对测得的波长与所加载荷进行拟合的曲线图。
[0015] 图中，1.弹性体，1-1.主体，1-2.凹槽，1-3.副体，2.壳体.，3.传感光栅，4.基底， 5.光纤光栅应变片，6.传感光纤，7.连接器，8.杆塔，9.绝缘子，10.输电线路，11.解调系 统，12.输电线路在线综合监测系统。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0017] 本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，结构如图1所示，左视图 如图2所示，包括弹性体1，弹性体1包括长方体的主体1-1，主体1-1的上下两个表面均通 过方圆过渡节连接有圆柱体的副体1-3,两个副体1-3远离主体1-1的表面上分别固接有连 接器7,主体1-1相对称的两个侧面上均开有凹槽1-2 ;光纤光栅应变片5包括相互连接的 传感光栅3和基底4,基底4与凹槽1-2固接，传感光纤6连接在传感光栅3上。弹性体1 外套接有圆柱状的中空壳体2 (壳体2的作用是防止光纤光栅应变片5受到日晒雨淋）。
[0018] 光纤光栅应变片5的基底4材料选用不锈钢钢片，用树脂胶将基底4与传感光栅 3粘接在一起，然后用防水胶做表面处理，得到能够很好传递应变的贴片式光纤光栅应变片 5〇
[0019] 弹性体1采用标准50号钢，国标规定50号钢抗拉强度为630MPa，屈服强度为 375MPa，伸长率大于14%。
[0020] 弹性体1采用标准50号钢时，光纤光栅应变片5的量程采用-800~2500微应变， 分辨率为0. 8微应变，使用温度为-50~200°C，通过测量弹性体1两边的应变并取其平均 值来克服传感器在偏载与受力不均匀时的测量偏差。
[0021] 使用时，如图3所示，将其中一个连接器7与杆塔8相连，另一个连接器7与绝缘 子9相连，绝缘子9与输电线路10相连，传输光纤6的末端与解调系统11相连，解调系统 11和输电线路在线综合监测系统12相连。
[0022] 本实用新型传感器的工作原理为：
[0023] 弹性体1在受到拉力的作用下会产生一定的应变，利用光纤光栅应变片5来测定 弹性体1的应变，从而可以确定传感器的受力大小，当传感器偏载发生时，弯矩引起的弹性 体1左、右表面应变偏移量大小相等，方向相反，对2个光纤光栅应变片5测量结果求均值 的方法可有效地减小偏载造成的测量误差。被测拉力与应变的关系为F = SE ( ε J ε 2)/2， 其中F为拉力；S为截面面积；E为弹性体杨氏模量；ε JP ε 2分别为弹性体1左、右表面 的应变值。而光信号在光纤光栅传输的过程中，满足λΒ=2ηλ波长的光信号将被反射 回来，其中^为反射光的中心波长；η为光纤的折射率；λ表不入射光的波长。并且光 纤光栅的应变与波长的关系为
【主权项】
1. 基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，其特征在于，包括弹性体（I)，弹性体 (1)上固接有光纤光栅应变片（5)，光纤光栅应变片（5)上连接有传输光纤(6)，弹性体（1) 外套接有圆柱状的中空壳体（2)。
2. 根据权利要求1所述的基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，其特征在于，所 述弹性体（1)包括长方体的主体（1-1)，主体（1-1)的上下两个表面均通过方圆过渡节连接 有圆柱体的副体（1-3)，主体（1-1)相对称的两个侧面上均开有凹槽（1-2); 所述光纤光栅应变片（5)包括相互连接的传感光栅（3)和基底（4)，基底（4)与所述凹 槽（1-2)固接，所述传感光纤（6)连接在传感光栅（3)上。
3. 根据权利要求2所述的基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，其特征在于，两 个所述副体（1-3)远离主体（1-1)的表面上分别固接有连接器（7)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，包括弹性体，弹性体上固接有光纤光栅应变片，光纤光栅应变片上连接有传输光纤，弹性体外套接有圆柱状的中空壳体。本实用新型一种基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，结构简单，安装方法简单，采用光纤光栅应变片较传统的拉力传感器测量精度高、测量结果稳定。
【IPC分类】G01L1-24
【公开号】CN204422114
【申请号】CN201520024708
【发明人】黄新波, 李弘博, 朱永灿, 赵隆, 王玉鑫
【申请人】西安工程大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年1月14日