【技術實現步驟摘要】
本技術涉及傳感器，更具體地，涉及一種光纖傳感器。
技術介紹
1、在電力設備的運行中，局部放電是一種常見但具有潛在危害的現象。因此，有效地在線識別局部放電的模式對判斷局部放電對變壓器的危害程度具有重要幫助。
2、傳統的局部放電檢測技術通常使用壓電傳感器或者電阻式傳感器來接收超聲波信號，受限于傳感器的物理結構和材料特性，其分辨率和靈敏度有一定的限制。此外，傳統的光纖傳感器還存在以下缺陷：1.工作頻率范圍限制：通常設計用于特定的頻率范圍內工作，不能很好地適應不同頻率范圍內的檢測需求；2.環境適應能力不足：受環境因素影響較大，例如溫度、濕度、氣壓等變化可能影響其檢測性能和穩定性；3.尺寸和重量限制：尺寸和重量通常較大，限制了其在一些特定應用場景下的使用，如需要小型化或輕量化的場合；4.復雜安裝和維護：結構和工作原理較為復雜，安裝和維護過程可能繁瑣，增加了使用成本和難度；5.抗干擾能力不足：在強電磁場或其他干擾環境下可能受到干擾，影響其檢測精度和可靠性；6.實時性不高：部分傳統超聲傳感器的信號處理需要一定的時間，導致其響應速度較慢，不能實時監測異常情況。
3、綜上所述，傳統的局部放電檢測技術存在檢測距離有限、分辨率不高、受環境干擾影響大和無法實現在線監測等缺點。有鑒于此，有必要對現有的光纖傳感器作出改進，旨在提高檢測的準確性、可靠性和實用性，從而實現電力設備的在線監測和故障預警。
技術實現思路
1、本技術旨在克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種光纖傳感器，用于解決
2、本技術采取的技術方案是，提供一種光纖傳感器，包括沿光纖傳感器的軸向依次間隔設置的光纖功能部件、第一傳感膜、第二傳感膜，所述第一傳感膜與所述光纖功能部件連接，所述第二傳感膜與所述第一傳感膜連接，其中，所述光纖功能部件具有光滑的前端面，所述光纖功能部件的前端面與所述第一傳感膜之間形成第一f-p諧振腔，所述第一傳感膜與所述第二傳感膜之間形成第二f-p諧振腔。
3、本方案中，光纖功能部件可發揮光纖功能，即用于傳播入射光信號，入射光信號的正向光波在兩個f-p諧振腔內傳播分別形成的干涉光譜產生疊加效應，進而對返回光纖功能部件中的輸出端光信號起到增強作用，從而提高光纖傳感器對超聲波的檢測靈敏度。發生局部放電時，放電產生的超聲波傳感第一傳感膜和第二傳感膜，引起第一f-p諧振腔、第二f-p諧振腔的腔長均有所改變，繼而導致兩個f-p諧振腔的干涉光譜特性均發生變化，雙f-p諧振腔結構產生的多重干涉光譜存在相位疊加效應，提升光譜特性變化的顯著性，也即提高傳感裝置感知局部放電信號的靈敏度，便于之后通過分析光譜特性的變化，間接地推斷超聲波振動信號的性質和參數，最后，利用適當的解調方法，即可從輸出的光信號中獲取與超聲波振動信號相關的信息。
4、進一步地，所述第一f-p諧振腔內的介質為空氣；和/或，所述第二f-p諧振腔內的介質為空氣。
5、進一步地，所述第一f-p諧振腔和所述第二f-p諧振腔同軸設置。
6、進一步地，所述第一傳感膜的反射率為50-75％，和/或，所述第二傳感膜的反射率≥90％。
7、進一步地，所述光纖功能部件的直徑為100-200um。
8、進一步地，所述第一傳感膜與所述光纖功能部件的前端面之間的距離為50-110nm。
9、在一些實施方式中，所述第一傳感膜、所述第二傳感膜通過封裝結構封裝在所述光纖功能部件的前部，所述封裝結構具有貫通其兩個端面的中空腔，所述封裝結構通過所述中空腔套設所述光纖功能部件，所述光纖功能部件的前端面、所述第一傳感膜、所述第二傳感膜前后間隔封裝于所述中空腔內。
10、本方案中，局部放電產生的超聲波使第一傳感膜、第二傳感膜均發生彈性形變，繼而改變第一f-p諧振腔、第二f-p諧振腔的長度，導致第一f-p諧振腔、第二f-p諧振腔的干涉光譜特性發生變化，雙f-p諧振腔結構產生的多重光譜存在相位疊加效應，提升光譜特性變化的顯著性，也即提高傳感裝置感知局部放電信號的靈敏度。此外，通過封裝結構套設光纖功能部件，提升傳感頭部件與光纖功能部件之間的連接強度，還能基于中空腔結構對第一傳感膜和第二傳感膜在徑向上起到一定的限位作用，從而提高第一f-p諧振腔和第二f-p諧振腔的結構穩定性，有助于光纖傳感器對超聲波維持較高的檢測靈敏度。
11、進一步地，所述封裝結構包括沿自身軸向依次連接的第一連接筒、第二連接筒和第三連接筒，所述第一連接筒套設所述光纖功能部件的前部，所述第一連接筒的前端部用于支撐設置所述第一傳感膜，所述第二連接筒罩設在所述第一傳感膜外圍，所述第二連接筒的前端用于支撐設置所述第二傳感膜，所述第三連接筒罩設在所述第二傳感膜外圍。
12、本方案通過第一連接筒、第二連接筒和第三連接筒的組成的封裝結構，便于將光纖功能部件的前端面、第一傳感膜、第二傳感膜以中心對準的方式設于連接筒的中空腔體，繼而形成可穩定工作的第一f-p諧振腔和第二f-p諧振腔，此外，多重連接筒結構還便于將所述光纖功能部件的前端面、第一傳感膜、第二傳感膜均封裝在封裝結構內部，以提供保護作用。
13、進一步地，所述第一連接筒為毛細管制得；和/或，所述第二連接筒為毛細管制得；和/或，所述第三連接筒為毛細管制得。
14、在一些實施方式中，所述光纖功能部件、所述第一傳感膜和所述第二傳感膜為一體設置，所述光纖功能部件與所述第一傳感膜之間通過光纖第一剩余部分連接，所述第一傳感膜與所述第二傳感膜之間通過光纖第二剩余部分連接。
15、本方案的光纖傳感器基于一根單模光纖即可實現，光纖功能部件用于傳播入射光信號，光纖第一剩余部分用于支撐、連接第一傳感膜，光纖第二剩余部分用于支撐連接第二傳感膜，光纖功能部件的前端面與第一傳感膜之前形成第一f-p諧振腔，第一傳感膜與第二傳感膜之間形成第二f-p諧振腔，該光纖傳感器整體結構簡單，且體積小，適用范圍廣。當發生局部放電時，放電產生的超聲波使第一傳感膜、第二傳感膜以及光纖第一剩余部分、光纖第二剩余部分均發生彈性形變，繼而改變第一f-p諧振腔、第二f-p諧振腔的腔長，導致第一f-p諧振腔、第二f-p諧振腔的干涉光譜特性發生變化，雙f-p諧振腔結構產生的多重干涉光譜存在相位疊加效應，提升光譜特性變化的顯著性，也即提高光纖傳感器感知局部放電信號的靈敏度，便于之后通過分析光譜特性的變化，間接地推斷超聲振動信號的性質和參數，最后，利用適當的解調方法，即可從輸出的光信號中獲取與超聲振動信號相關的信息，以監測到局部放電現象。
16、與現有技術相比，本技術的有益效果為：(1)基于雙傳感膜結構，可通過在制備過程中調節雙傳感膜的厚度以及傳感膜與光纖頭之間的距離，繼而改變光纖傳感器的反射光譜特性，從而增加對遠距離信號的檢測能力，克服檢測距離受限的問題；
17、(2)雙f-p諧振腔結構產生相位疊加效應，能夠在一定程度上隔離外部電磁干擾和機械本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光纖傳感器，其特征在于，包括沿光纖傳感器的軸向依次間隔設置的光纖功能部件、第一傳感膜、第二傳感膜，所述第一傳感膜與所述光纖功能部件連接，所述第二傳感膜與所述第一傳感膜連接，其中，所述光纖功能部件具有光滑的前端面，所述光纖功能部件的前端面與所述第一傳感膜之間形成第一F-P諧振腔，所述第一傳感膜與所述第二傳感膜之間形成第二F-P諧振腔。
2.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一F-P諧振腔內的介質為空氣；和/或，所述第二F-P諧振腔內的介質為空氣。
3.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一F-P諧振腔和所述第二F-P諧振腔同軸設置。
4.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一傳感膜的反射率為50-75％，和/或，所述第二傳感膜的反射率≥90％。
5.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述光纖功能部件的直徑為100-200um。
6.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一傳感膜與所述光纖功能部件的前端面之間的距離為50-110nm。
7.
8.根據權利要求7所述的光纖傳感器，其特征在于，所述封裝結構包括沿自身軸向依次連接的第一連接筒、第二連接筒和第三連接筒，所述第一連接筒套設所述光纖功能部件的前部，所述第一連接筒的前端部用于支撐設置所述第一傳感膜，所述第二連接筒罩設在所述第一傳感膜外圍，所述第二連接筒的前端用于支撐設置所述第二傳感膜，所述第三連接筒罩設在所述第二傳感膜外圍。
9.根據權利要求8所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一連接筒為毛細管制得；和/或，所述第二連接筒為毛細管制得；和/或，所述第三連接筒為毛細管制得。
10.根據權利要求1-6任一項所述的光纖傳感器，其特征在于，所述光纖功能部件、所述第一傳感膜和所述第二傳感膜為一體設置，所述光纖功能部件與所述第一傳感膜之間通過光纖第一剩余部分連接，所述第一傳感膜與所述第二傳感膜之間通過光纖第二剩余部分連接。
...【技術特征摘要】
1.一種光纖傳感器，其特征在于，包括沿光纖傳感器的軸向依次間隔設置的光纖功能部件、第一傳感膜、第二傳感膜，所述第一傳感膜與所述光纖功能部件連接，所述第二傳感膜與所述第一傳感膜連接，其中，所述光纖功能部件具有光滑的前端面，所述光纖功能部件的前端面與所述第一傳感膜之間形成第一f-p諧振腔，所述第一傳感膜與所述第二傳感膜之間形成第二f-p諧振腔。
2.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一f-p諧振腔內的介質為空氣；和/或，所述第二f-p諧振腔內的介質為空氣。
3.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一f-p諧振腔和所述第二f-p諧振腔同軸設置。
4.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一傳感膜的反射率為50-75％，和/或，所述第二傳感膜的反射率≥90％。
5.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述光纖功能部件的直徑為100-200um。
6.根據權利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于，所述第一傳感膜與所述光纖功能部件的前端面之間的距離為50-110nm。
7.根據權利要求1-6任一項所述的光纖傳感...
【專利技術屬性】
技術研發人員：顧衛坤，楊大貴，董波，李明，曾毅，王桂光，甘澤榮，
申請(專利權)人：中國長江電力股份有限公司，
類型：新型
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。