非本征F-P局部放电光纤传感器设计及灵敏度分析

聂德鑫, 陈连凯, 姜国义, 刘海波, 皮本熙, 张伟超, 刘杰, 张滦

聂德鑫, 陈连凯, 姜国义, 刘海波, 皮本熙, 张伟超, 刘杰, 张滦. 非本征F-P局部放电光纤传感器设计及灵敏度分析[J]. 应用光学, 2016, 37(6): 954-960. DOI: 10.5768/JAO201637.0608004
引用本文: 聂德鑫, 陈连凯, 姜国义, 刘海波, 皮本熙, 张伟超, 刘杰, 张滦. 非本征F-P局部放电光纤传感器设计及灵敏度分析[J]. 应用光学, 2016, 37(6): 954-960. DOI: 10.5768/JAO201637.0608004
shu
Nie Dexin, Chen Liankai, Jiang Guoyi, Liu Haibo, Pi Benxi, Zhang Weichao, Liu Jie, Zhang Luan. Extrinsic F-P fiber optic sensor design for partial discharge detection and sensitivity analysis[J]. Journal of Applied Optics, 2016, 37(6): 954-960. DOI: 10.5768/JAO201637.0608004
Citation: Nie Dexin, Chen Liankai, Jiang Guoyi, Liu Haibo, Pi Benxi, Zhang Weichao, Liu Jie, Zhang Luan. Extrinsic F-P fiber optic sensor design for partial discharge detection and sensitivity analysis[J]. Journal of Applied Optics, 2016, 37(6): 954-960. DOI: 10.5768/JAO201637.0608004
shu

非本征F-P局部放电光纤传感器设计及灵敏度分析

  • 1.

    国网电力科学研究院 武汉南瑞有限责任公司,湖北 武汉 430000;

  • 2.

    国网内蒙古东部电力有限公司,内蒙古 呼和浩特 010020;

  • 3.

    哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080

基金项目: 

黑龙江省科学基金项目计划 (F2015044)

详细信息
    作者简介:

    聂德鑫（1964-），男，江苏扬州人，总工程师，研究员级高级工程师，主要从事输变电设备状态监测及故障诊断方面的研究工作。Email:niedexin@sgepri.sgcc.com.cn

    通讯作者:

    张伟超(1984-),男，黑龙江哈尔滨人，讲师，主要从事电力设备绝缘检测及光纤传感技术研究。

  • 中图分类号: TN256

Extrinsic F-P fiber optic sensor design for partial discharge detection and sensitivity analysis

  • 1.

    Wuhan Nanrui Co.,Ltd.,State Grid Electric Power Research Institute, Wuhan 430000,China;

  • 2.

    State Grid East Inner Mongolia Electric Power Co.,Ltd.,Huhhot 010020,China;

  • 3.

    Department of Electrical and Electronic Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China

摘要

    摘要
  • 摘要: 为解决超声波法检测电力设备局部放电灵敏度低问题，提出一种采用石英膜片的全电介质结构的光纤法珀超声传感器设计方法。为获得适于局放检测频响特性的法珀传感器，根据弹性力学原理分析法珀传感器固有频率随膜片尺寸参数变化规律，利用ANSYS有限元仿真方法设计3种不同结构尺寸的法珀传感器。在绝缘油箱中采用信号发生器驱动压电陶瓷传感器发射50 kHz~250 kHz超声波，获得FP传感器的幅频特性曲线。FP1~FP3对板板电极局放声信号检测实验表明，设计传感器一阶固有频率在150 kHz处可有效检测局放，且相同固有频率下FP传感器灵敏度随膜片厚度减小而显著提高。相同结构参数下腔长为130 m和100 m的FP传感器检测灵敏度前者是后者的2.47倍，实验结果表明增加FP腔长可提高传感器局放检测灵敏度。
    Abstract: To solve the problem of low sensitivity when using ultrasonic wave method to detect partial discharge (PD) in power equipment, a dielectric fiber FabryPerot (FP) acoustic sensor with quartz membrane was designed. For suitable frequency response characteristics of FP sensor, the natural frequency of FP sensor changed with diaphragm size was analyzed based on the theory of elasticity, and 3 FP sensors with different sizes were designed using ANSYS finite element analysis method. The ultrasound waves from 50 kHz to 250 kHz were generated from piezoelectric transducer (PZT) driven by signal generator in insulating oil tank. The ultrasound waves were detected by 3 FP sensors to get the amplitudefrequency characteristic curves. The experiment of plateplate PD detection by FP1~FP3 shows that the FP sensors with the first natural frequency of 150kHz could detect PD signals effectively, and the sensitivity can be significantly enhanced with the decreasing diaphragm thickness under the same natural frequency. The FP sensor sensitivity with the cavity length of 130 m is 2.47 times of that of the FP sensor with 100 m cavity length. The results show that the PD detection sensitivity of FP sensor can be enhanced by increasing the FP cavity length.
    • HTML全文
    • 参考文献(0)
    • 相关文章
    • 施引文献(19)

  • 期刊类型引用(7)

    1. 蒋仕飞，张兆国，王法安，解开婷，王成琳，李治. 纸膜双层缺陷检测的视觉成像光场设计. 中国光学(中英文). 2024(02): 354-365 . 百度学术
    2. 黄启云，要东明. 基于无人机和图像识别技术的玻璃幕墙检测系统研究. 广东土木与建筑. 2022(09): 9-12+28 . 百度学术
    3. 黄景德，姜晨波. 基于图像学习的透明构件缺陷检测方法研究. 安全与环境学报. 2022(05): 2549-2555 . 百度学术
    4. 简洪树，金楠，伍永靖邦，张维，范存君，施钟淇，刘玉珂. 既有玻璃幕墙检测技术的研究进展. 工业建筑. 2022(10): 9-15 . 百度学术
    5. 高飞，管建峰，张敬妹. 废旧汽车挡风玻璃缺陷视觉检测系统研究. 常熟理工学院学报. 2019(02): 60-62+66 . 百度学术
    6. 王天怡，王鑫，曹兴强，曾建，贾真真，李晓，姚二民. 基于机器视觉的内层包装缺陷检测光源的优化. 包装工程. 2019(17): 174-181 . 百度学术
    7. 张志峰，李世海，汤一明，乔林，吴凡，翟玉生. 基于BP神经网络的堆积状不同品种茶叶识别研究. 轻工学报. 2017(01): 103-108 . 百度学术

    其他类型引用(12)

    • 资源附件(0)
计量
  • 文章访问数:  680
  • HTML全文浏览量:  78
  • PDF下载量:  53
  • 被引次数: 19
出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-04
  • 修回日期:  2016-05-22
  • 刊出日期:  2016-11-14

目录

摘要
HTML全文
    参考文献(0)
    相关文章
    施引文献(19)
    资源附件(0)

    /

    返回文章
    返回

    相关数据库

    广告合作

    友情链接

    帮助中心

    扫描关注本刊微信平台

    您是第  2907184位访问者，欢迎！

    地址: 西安市电子三路西段9号 邮政编码: 710065 联系电话: 029-88288172

    版权所有 © 《应用光学》编辑部

    陕公网安备 61011302001501号       陕ICP备19002862号-1

    北京仁和汇智信息技术有限公司 开发  技术支持: info@rhhz.net   百度统计