溫度傳感器模擬輸出：一種溫度傳感器及溫度模擬信號數(shù)字化方法
）
Int.CI
權(quán)利要求說明書
說明書
幅圖
（
54
）發(fā)明名稱
一種溫度傳感器及溫度模擬信號數(shù)字化方法
（
57
）摘要
?
本發(fā)明公開了一種溫度傳感器及方法，該
溫度傳感器包括可控采樣電路、積分電路以及數(shù)
字輸出電路；所述可控采樣電路與所述積分電路
的輸入端電連接，所述可控采樣電路還與所述積
分電路的輸出端電連接，所述積分電路的輸出端
與所述數(shù)字輸出電路電連接；所述溫度傳感器具
有用于生成第
M
位溫度數(shù)據(jù)至第
N
位溫度數(shù)據(jù)的
ΣΔADC
模式，以及用于生成第
N
?
1
位溫度數(shù)據(jù)至
第
1
位溫度數(shù)據(jù)的
SARADC
模式；所述溫度傳感器
溫度傳感器模擬輸出：基于溫度傳感器電路的模擬輸出方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及設(shè)備
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）
Int.CI
權(quán)利要求說明書
說明書
幅圖
（
54
）發(fā)明名稱
基于溫度傳感器電路的模擬輸出方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及設(shè)備
（
57
）摘要
?
本發(fā)明提供了一種基于溫度傳感器電路的
模擬輸出方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及設(shè)備，包括：正溫
度系數(shù)電壓獲取步驟：通過三極管基極發(fā)射極電
壓或者二極管正向電壓的差值實(shí)現(xiàn)正溫度系數(shù)電
壓，獲取正溫度系數(shù)電壓信息；負(fù)溫度系數(shù)電壓
獲取步驟：獲取負(fù)溫度系數(shù)的電壓信息；正常工
作范圍內(nèi)，溫度系數(shù)為每增加一度，二極管或三
極管
PN
結(jié)壓降下降約
2mV
；模擬輸出獲取步驟：
根據(jù)正溫度系數(shù)電壓信息、負(fù)溫度系數(shù)電壓，獲
溫度傳感器模擬輸出：模擬溫度傳感器
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溫度傳感器模擬輸出：模擬溫度傳感器算法
溫度是電力設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)，通過監(jiān)測電力設(shè)備溫度信息獲取電力設(shè)備的運(yùn)行狀況是電力系統(tǒng)故障預(yù)報(bào)與診斷的研究熱點(diǎn)，研究內(nèi)容包括各種新型的溫度傳感器的應(yīng)用、電力設(shè)備的故障預(yù)報(bào)與診斷方法等?。其中光纖溫度傳感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是近年來研究的熱點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站等。光纖傳感器具有絕緣、抗電磁干擾、耐高電壓、耐化學(xué)腐蝕，安全等特點(diǎn)。本文對電力系統(tǒng)溫度監(jiān)測的基本內(nèi)容進(jìn)行了概述，研究了當(dāng)前光纖溫度傳感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。
1 光纖溫度傳感器
光纖溫度傳感器是上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一門新型的測溫技術(shù)。它基于光信號傳送信息，具有絕緣、抗電磁干擾、耐高電壓等優(yōu)勢特征。在國外，光纖溫度傳感器發(fā)展很快，形成了多種型號的產(chǎn)品，并已應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，取得了很好的效果。國內(nèi)在這方面的研究也如火如荼，多個(gè)大學(xué)、研究所與公司展開合作，研發(fā)了多種光纖測溫系統(tǒng)投入到了現(xiàn)場應(yīng)用。目前主要的光纖溫度傳感器包括分布式光纖溫度傳感器、光纖光柵溫度傳感器、光纖熒光溫度傳感器、干涉型光纖溫度傳感器等。其中應(yīng)用最多當(dāng)屬分布式光纖溫度傳感器與光纖光柵溫度傳感器。
2基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)
由于介質(zhì)分子內(nèi)部存在一定形式的振動，引起介質(zhì)折射率隨時(shí)間和空間周期性起伏，從而產(chǎn)生自發(fā)聲波場。光定向入射到光纖介質(zhì)時(shí)受到該聲波場的作用，光纖中的光學(xué)聲子和光學(xué)光子發(fā)生非彈性碰撞，則產(chǎn)生布里淵散射。在布里淵散射中，散射光的頻率相對于泵浦光有一個(gè)頻移，該頻移通常稱為布里淵頻移。散射光布里淵頻移量的大小與光纖材料聲子的特性有直接關(guān)系。當(dāng)與散射光頻率相關(guān)的光纖材料特性受溫度和應(yīng)變的影響時(shí)，布里淵頻移大小將發(fā)生變化。因此通過測定脈沖光的后向布里淵散射光的頻移量就可以實(shí)現(xiàn)分布式溫度應(yīng)變測量。
BOFDA分布式光纖傳感技術(shù)是1997年德國D.Garus等人提出的一種新型的分布式光纖傳感技術(shù)。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)框圖如1.6所示。
電力系統(tǒng)中大量設(shè)備需要檢測溫度信息，從而確定電力設(shè)備的運(yùn)行情況，以便運(yùn)行調(diào)度人員及時(shí)采取措施，消除異常，避免設(shè)備的損壞和事故的發(fā)生。早期通過示溫蠟片、數(shù)字溫度傳感器、紅外溫度儀等獲取電力設(shè)備溫度信息。但是示溫蠟片與紅外測溫儀需要人工巡查，不能滿足現(xiàn)代數(shù)字化電力系統(tǒng)的要求。數(shù)字溫度傳感器大多基于電量傳送，受電磁場影響較大，只能測量關(guān)鍵點(diǎn)，有一定的局限性。光纖溫度傳感器則克服了以上缺點(diǎn)與不足，具有通信迅速、報(bào)警設(shè)置靈活、適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
3.1電廠溫度監(jiān)控
光纖溫度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溫度傳感器實(shí)現(xiàn)電廠某些關(guān)鍵設(shè)備的溫度監(jiān)測是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)問題。主要有：
(1)利用光纖光柵實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)內(nèi)濕蒸汽的濕度與溫度測量，若采用多點(diǎn)監(jiān)測可動態(tài)確定汽輪機(jī)內(nèi)溫度場和濕度場的分布 。
(2)同步調(diào)相機(jī)轉(zhuǎn)子溫度的測量 。
(3)光纖溫度．壓力混合傳感器用于核電站第四代反應(yīng)堆高溫、壓力監(jiān)測，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)光纖溫度傳感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀綜述拿監(jiān)測。
(4)水電站水壩溫度監(jiān)測，目前已有很多現(xiàn)場應(yīng)用的實(shí)例，如分布式光纖測系統(tǒng)存長調(diào)水電站 、云南大理小灣拱壩等的應(yīng)用。
3．2電纜隧道火災(zāi)監(jiān)控
發(fā)電廠和變電站內(nèi)火量的高壓電氣設(shè)備都是通過電纜連接的，這些電纜都敷設(shè)在廠房或變電站下的電纜隧道。于電纜隧道環(huán)境比較惡劣，且電纜數(shù)量較多，容易由于根電纜的絕緣損壞、局部放電而引起大面積的火災(zāi)事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。分布式光纖測溫系統(tǒng)應(yīng)用到電纜隧道火災(zāi)艙擰的優(yōu)點(diǎn)有：1)實(shí)時(shí)檢測光纖沿線溫度，測溫準(zhǔn)確，分辨率較高。按測溫距離與測溫精度的不同， 一般全線溫度更新速度最短1Os左右。2)存儲歷史溫度數(shù)據(jù)用于作進(jìn)一步分析。3)報(bào)警等各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)置靈活,可實(shí)現(xiàn)多條件報(bào)警設(shè)置。日前已有不少成功應(yīng)用的案例，如韶關(guān)電廠、濟(jì)南鋼鐵等。
3．3高壓電力電纜負(fù)荷安全監(jiān)測
溫度作為高壓電力電纜的一個(gè)重要的運(yùn)行參數(shù)越來越受到人們的重視。通過數(shù)字傳感器的方式只能實(shí)現(xiàn)對電纜接頭等重要部分的溫度監(jiān)測 。因此，近年來人們對一螋重要的高壓動力電纜應(yīng)用分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)和光纖光柵測溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電纜溫度監(jiān)控。
分布式光纖測溫根據(jù)光纖安置往電纜上位置分為內(nèi)置式與表貼式兩種。內(nèi)置式所測溫度基本等于電纜芯溫度，但其需要特殊生產(chǎn)，且敷設(shè)復(fù)雜。目前研究比較多的是表貼式光纖測溫系統(tǒng)在電力電纜上應(yīng)用。光纖測溫系統(tǒng)測得電纜表皮溫度后，結(jié)合實(shí)時(shí)電流計(jì)算出電纜線芯溫度， 可進(jìn)一步推算出動態(tài)載流量并模擬各種運(yùn)行狀態(tài)。電纜溫度監(jiān)測可以在電纜全長度范同內(nèi)發(fā)現(xiàn)過熱點(diǎn)和異常行為點(diǎn)，包括快速升溫點(diǎn)和慢性升溫點(diǎn)等，能發(fā)現(xiàn)限制電纜載流量的瓶頸點(diǎn)的溫度與位置信息，預(yù)防電纜故障的同時(shí)為電力調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)。
