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1、《激光雜志》2003年第24卷第6期LASERJOURNAL（Vol.24.No.6.2003）61基于光纖傳輸?shù)母唠妷涸O(shè)備溫度測試研究劉念1謝馳2周謙3（電氣工程系，2測試技術(shù)與控制工程系，四川大學(xué)，成都610064）（；3電子科技大學(xué)微電子系，成都610054）提要：針對高電壓設(shè)備運(yùn)行中的溫度監(jiān)測問題，本文提出了一種基于光纖傳輸?shù)臏囟葴y試新方法，采用熱電型紅外感溫元件與光纖進(jìn)行光電耦合，通過光纖傳輸溫度信號，解決了高電壓設(shè)備的測溫問題。實(shí)測表明該方法適合應(yīng)用在高電壓、強(qiáng)磁場、放射性、狹窄空間的溫度測試。關(guān)鍵詞：光纖傳輸，光電信號，高電壓設(shè)備，溫度測試S
2、tudyoftemperaturetestingforhighvoltageeguipmentbasedonfiber-optictransmission123LiuNiaIXieChiZhouOiaI（1，23SichuanUniversity，Chengdu610065）（Univ.ofElectronicSciandTech.，Chengdu610054）Abstract：Fortheproblemaboutmonitoringtemperatureofhighvoltageeguipment，anewtemperaturetestingtechni
3、guebasedonfiber-optictransmissionispresentedinthispaper，andthephotoelectricalprobe，theprincipleofopticalfiberandthelinearsolutionofthetemperaturesensitivecomponentareintroduced.Theexperimentshowsthatthetemperaturetestingbasedonthistechniguehastheadvantagesofsuitingtemperaturemeasu
4、ringofhighvoltage，strongmagneticfield，radioactivityandnarrowspace.Keywords：fiber-optictransmission，photoelectricalsignal，highvoltageeguipment，temperaturetesting1引言3光電信號傳輸由于高電壓設(shè)備采用封閉式結(jié)構(gòu)，散熱效果差，熱積累大，并長期處于高電壓、大電流和強(qiáng)磁場的運(yùn)行中，其結(jié)果造由熱電型溫敏元件將溫度轉(zhuǎn)化為電壓值變化，經(jīng)V/F轉(zhuǎn)成熱量集結(jié)加劇，溫升直接危害高電壓設(shè)備的電氣絕緣。因化電路調(diào)制成脈沖信
5、號，再由發(fā)光二極管轉(zhuǎn)換為光信號，光信此，高電壓設(shè)備溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測已成為高電壓設(shè)備安全運(yùn)行急號在光纖內(nèi)傳輸。光纖是作為傳輸光波的一種媒質(zhì)。如圖3需解決的實(shí)際問題。但是在實(shí)際監(jiān)測中，例如核電站中的高所示，它是由高折射率的纖芯和一般折射率的包層組成，當(dāng)光電壓設(shè)備溫度監(jiān)測，必須要求監(jiān)測對象與監(jiān)測儀器之間進(jìn)行線通過纖芯到達(dá)包層的交界面時(shí)，根據(jù)完全內(nèi)反射原理，光在高電壓和放射性隔離，同時(shí)還要受到溫度測點(diǎn)位置空間的限交界面反復(fù)全反射，向終端傳送光信號。制，以及強(qiáng)電磁場干擾，其測試信號的有效傳送一直是難以妥設(shè)光能通過光纖的最大入射角為a，則數(shù)值孔徑NA為善解決的問題。NA"
6、I2-I2/I（1）#120本文采用熱電型紅外感溫元件與高性能多模石英光纖進(jìn)其中n0為空氣的折射率其值為1，式（1）可寫成：行光電耦合，利用光纖傳輸溫度光脈沖信號，并對高電壓和放NA=#I12-I22（2）射性進(jìn)行隔離，然后經(jīng)單片微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、溫度顯示、越數(shù)值孔徑NA是光纖耦合的重要參數(shù)，關(guān)系到光纖兩端限報(bào)警以及控制斷路器保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了高電壓設(shè)備溫度的實(shí)時(shí)的耦合方式及幾何尺寸。因此用光纖作為信號傳輸時(shí)，必須監(jiān)測。對光纖材料，光路系統(tǒng)，光波段區(qū)域，發(fā)光器件及光探測器結(jié)構(gòu)，性能等因素進(jìn)行全面的考慮。圖4為信號傳輸?shù)慕M成。2溫度測試原理為使信號在光纖內(nèi)的傳輸損
7、耗最小，使用半導(dǎo)體紅外發(fā)高電壓設(shè)備溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測采用熱電型紅外元件（型號：光二極管作為發(fā)光二極管，其發(fā)射波段是0.8-0.9!m和1-聚氟乙烯PVF2）作為感溫元件，熱電型感溫元件是一種在被1.1!m，在這近紅外波段，光纖傳輸?shù)膿p耗最小。由于溫度信測物體的紅外光照射下，使感溫元件表面極化，電荷失去平號轉(zhuǎn)換為光信號形式傳輸，而光纖傳輸光信號不受電磁場影衡，并將失衡引起的電荷變化量以電壓或電流形式輸出的溫響，因此，在信號傳輸過程中抗干擾能力強(qiáng)；輸入和輸出之間度傳感元件。圖1為這種熱電型紅外感溫元件的基本結(jié)構(gòu)等電絕緣性好；耐腐蝕性好。雖然紅外發(fā)光二極管與低數(shù)值孔
8、效電路圖。徑的光纖耦合效率低，但是其結(jié)構(gòu)簡單，溫度對發(fā)射功率影響由
