绝缘子保护的FBG温度传感器探讨

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绝缘子保护的FBG温度传感器探讨

作者：钱利锋

来源：《科学与财富》2018年第04期

摘要：电力系统的输变电设备经常处于自然环境中，电气设备虽然有绝缘层但是很容易

被氧化，因此现实生活中经常出现电路故障等问题，有的甚至造成不可估量的经济损失和人员伤亡。进入二十一世纪以来，科学家们针对这一问题积极研究了具有绝缘子保护的光纤BRAGG温度传感器，也可以称为FBG，这种温度传感器主要功能是检测电气设备经常发热的工作构件是否运行正常。本文主要研究了绝缘子保护的FBG温度传感器的结构和工作原理，做了一些关于绝缘子保护的FBG温度传感器的性能测试，希望能够解决电力系统输变电设备在实际工作过程中出现的问题，最大限度地降低经济损失。

关键词：绝缘子保护；FBG；温度传感器；性能测试

温度是环境检测不可或缺的参考因素之一，研究人员通过观察温度数据的分布与变化，可以提高海洋监测、国防建设以及其他科学事业研究等工作的工作效率。和以往传统的电学传感器相比，光纤传感器具有突出的工作优势，这主要表现在传感特性等方面，比如反应灵敏度较高、经济成本比较低以及光路可以根据工作实际需求调整弯曲度等等。基于光纤布拉格光栅技术的温度传感器，主要采用了波长编码技术，在长期监测工作中扮演着至关重要的角色，能够有效消除光源功率波动造成的不良影响。针对海洋复杂的自然环境，本文提出了一种新的温度检测方法，采用了光纤布拉格光栅温度传感器的封装形式，这种全新的结构设计一方面能够有效减少交叉敏感问题对温度测量精度的负面影响，尽可能避免工作测量误差，另一方面还能够实现温度增敏的主要工作目的。

1.绝缘子保护的FBG温度传感器的结构和工作原理

1.1绝缘子保护的FBG温度传感器的结构

光纤光栅充分利用了光纤的光敏性原理，在光纤内部形成了一种空间相位光栅，能够准确反映沿纤芯折射率的周期变化规律。一旦有宽带光源照射到了光纤布拉格光栅上，光栅就可以有选择性地反射入射光，通常来讲，反射光的中心波长也可以称为布拉格波长。实践证明，如果光纤光栅传感器的温度和应变两个参数同时发生变化，那么这两个参数都可以导致BRAGG 温度传感器波长发生漂移。研究人员如果单方面地从单一的波长漂移量来进行数据分析工作，是无法分辨出实验结果变化的主要影响因素究竟是温度还是应变，如果研究人员想将光纤光栅温度传感器实际运用到现实生活中，就必须采取合理的封装技术或者人为提出非温度因素的影响。在把FBG粘贴在热膨胀系数比较大的材料进行增敏封装的时候，应该充分利用这种特殊材料的热膨胀作用，使光纤周期发生明显变化，进而提高光栅的温度灵敏度。

1.2绝缘子保护的FBG温度传感器的结构