變壓器的故障證明是非常昂貴和不方便的，因?yàn)樗枰泻芏鄷r(shí)間來(lái)替換他們。在破產(chǎn)期間，由于生產(chǎn)線停工。需要一個(gè)監(jiān)測(cè)變壓器溫度的系統(tǒng)?，F(xiàn)有的傳感器不能用于監(jiān)測(cè)變壓器的溫度，因?yàn)樗鼈兪菍?duì)電信號(hào)敏感，會(huì)引發(fā)火花，因?yàn)槔锩嬗杏妥儔浩骼鋮s線圈。光纖是電惰性的，所以這個(gè)系統(tǒng)將被證明是理想的這個(gè)申請(qǐng)。模擬光纖結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果基于微彎的變壓器溫度傳感器評(píng)估該傳感器的有效性已通過(guò)本手稿傳達(dá)。結(jié)果是強(qiáng)度調(diào)制和溫度的關(guān)系圖。

現(xiàn)代通信中使用光纜傳輸信息。光毛細(xì)管厚度的玻璃纖維在很遠(yuǎn)的距離上傳導(dǎo)的波。玻璃纖維或光學(xué)與標(biāo)準(zhǔn)電信相比，電纜具有顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)銅導(dǎo)體電纜。

最重要的優(yōu)勢(shì)是：

?傳輸帶寬寬；

?不受外部電磁雜散場(chǎng)的干擾；

?非金屬電纜無(wú)潛在問(wèn)題；

?光纖電纜薄、輕、靈活。

這些優(yōu)點(diǎn)是玻璃纖維的特點(diǎn)使信息的光傳輸不僅對(duì)公共電信網(wǎng)絡(luò)，而且對(duì)其他應(yīng)用領(lǐng)域，如

AS：

?能源供應(yīng)公司的電信網(wǎng)絡(luò)；

?有線電視網(wǎng)絡(luò)電視會(huì)議；

工業(yè)過(guò)程控制；

?互聯(lián)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)處理；

?軍事用途（高度攔截安全）。

近年來(lái)光纖的另一個(gè)應(yīng)用是傳感溫度。通常這種應(yīng)用使用塑料包層二氧化硅。對(duì)于變壓器，不可能使用電接觸式傳感器，如電阻式溫度檢測(cè)器等，因?yàn)樗鼈儽旧砭褪请妼?dǎo)體增加過(guò)熱時(shí)短路的可能性。此外，它們?nèi)菀桩a(chǎn)生電磁波

干擾。

1.2。傳感領(lǐng)域的光纖

光纖傳感器已經(jīng)被證明對(duì)測(cè)量各種各樣的物理、化學(xué)、生物、生物醫(yī)學(xué)參數(shù)由于一些固有的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)的電氣和電子傳感器相比，它的一些主要優(yōu)點(diǎn)包括電磁干擾，體積小，重量輕，避免接地回路，能夠應(yīng)對(duì)各種測(cè)量，避免電火花，抵抗惡劣環(huán)境

，遠(yuǎn)程操作，多路復(fù)用能力等等。在過(guò)去的二十年中，各種光纖傳感器得到了發(fā)展。迄今為止開(kāi)發(fā)的大多數(shù)光纖傳感器可根據(jù)其配置為：

1）外源性FoS；

2）固有FoS。

外部fos基本上是光學(xué)傳感器，我們通過(guò)光纖傳輸（和收集）光信號(hào)，而光信號(hào)的調(diào)制發(fā)生在光纖之外。本征fos是“真”光纖

傳感器，意味著根據(jù)測(cè)量結(jié)果，光的調(diào)制發(fā)生在光纖內(nèi)部參數(shù)。根據(jù)工作原理，兩個(gè)傳感器組可以進(jìn)一步分成兩個(gè)大的

類別：

1）強(qiáng)度調(diào)制fos；

2）相位調(diào)制光纖干涉儀。

在強(qiáng)度調(diào)制fos中，被測(cè)參數(shù)在探測(cè)器處引起光強(qiáng)變化，即。光強(qiáng)度被調(diào)制。強(qiáng)度調(diào)制的fos可以在各種本征和外部配置。干涉儀中光學(xué)相位受到影響。一般來(lái)說(shuō)，干涉?zhèn)鞲衅骶哂谐叻直媛?、高精度、多功能配置等?yōu)點(diǎn)。但是他們具有相對(duì)測(cè)量、信號(hào)處理成本高等缺點(diǎn)。與纖維相反干涉儀，基于強(qiáng)度的器件具有信號(hào)解調(diào)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，絕對(duì)測(cè)量，高頻響應(yīng)。

1.3。微彎傳感器

微彎傳感器是最早的內(nèi)置光纖傳感器之一。微彎損失一直以來(lái)都是電纜設(shè)計(jì)師的詛咒，但在光學(xué)領(lǐng)域也有同樣的微彎損耗效應(yīng)采用微彎效應(yīng)的微彎傳感器設(shè)計(jì)師開(kāi)發(fā)的纖維測(cè)量許多物理參數(shù)和物理變量，如溫度，壓力，位移等微彎傳感器的早期興趣是用于水聽(tīng)器應(yīng)用。從那以后隨著時(shí)間的推移，在文獻(xiàn)中出現(xiàn)了100多個(gè)關(guān)于微彎傳感器的不同研究，并且傳感器已經(jīng)適應(yīng)了許多不同的測(cè)量應(yīng)用。簡(jiǎn)單地說(shuō)，微彎可以是說(shuō)明如下：多模光纖波導(dǎo)的機(jī)械擾動(dòng)導(dǎo)致

光功率在光纖中多種模式之間的再分配。機(jī)械裝置越嚴(yán)重微擾或彎曲，更多的光耦合到輻射模式并被丟失。因此，重要的微彎傳感器的特點(diǎn)是它使用多模光纖，它是一種光強(qiáng)度傳感器和光強(qiáng)度隨機(jī)械彎曲而降低?；驹O(shè)計(jì)如圖所示上面。波紋板，稱為變形板，在測(cè)量擾動(dòng)下擠壓光纖從而引起微彎。這會(huì)導(dǎo)致熔覆層的導(dǎo)向?qū)雍瓦B續(xù)層之間的耦合。模式，導(dǎo)致光纖不可逆地泄漏光功率。微彎敏感性果表明，在梯度情況下，變形器的機(jī)械周期必須與表達(dá)式相匹配為了達(dá)到最大的微彎靈敏度，索引光纖，其中a是芯半徑，是折射率差。多年來(lái)，微彎傳感器已被配置用于測(cè)量包括壓力、溫度、加速度、流量、局部應(yīng)變和速度。微彎傳感器陣列已經(jīng)被用于觸覺(jué)傳感系統(tǒng)和分布式傳感中。用于溫度、應(yīng)變、結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和水檢測(cè)的系統(tǒng)。在其中一些地區(qū)，原型已經(jīng)建立和測(cè)試，在一些領(lǐng)域，商業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)提供。

.4。宏彎傳感器

宏彎傳感器是另一種強(qiáng)度調(diào)制的固有fos（圖2）。他們肯定與微彎傳感器相似，但兩者之間也存在顯著差異概念。在宏彎傳感器中，通常使用單模光纖，其彎曲度較大直徑（通常彎曲半徑為幾厘米）。普通通信光纖通常對(duì)宏觀彎曲不夠敏感，因此通常需要使用特殊彎曲敏感的單模光纖。這些光纖通常在較低的溫度下工作。請(qǐng)考慮下圖所示的單模光纖的示意圖。在直線上光纖彎曲前的區(qū)域，光纖被認(rèn)為是無(wú)損的和橫向的功率模式p0僅限于沿纖維軸傳播。在半徑R和角度Φ的彎曲區(qū)域，限制路徑假定為圓形。在彎曲處，模態(tài)波前將以相速度傳播線性依賴于與彎曲曲率中心的徑向距離。傳播因此，模式β的常數(shù)將與1/r成比例。對(duì)于波前較大的徑向位置當(dāng)波的角相速度大于特征值rc時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生輻射焦散前面等于傳播介質(zhì)中的光速和陰影尾部pc中的功率波前分離，并以切向路徑傳播到分離點(diǎn)輻射出去。宏彎傳感器可用于類似微彎傳感器的應(yīng)用。

普通光纖微彎傳感器的數(shù)學(xué)模型理想化的通用微彎傳感器，夾在一對(duì)變形板之間的傳感纖維在某種程度上被限制在以周期性∧的規(guī)則模式彎曲。變形器對(duì)適當(dāng)環(huán)境的響應(yīng)_，對(duì)彎曲的纖維施加f力，使纖維變形x的振幅變化量∏x。光通過(guò)彎曲光纖t的傳輸系數(shù)依次為改變了一個(gè)量，使之變?yōu)?。光纖在干式變壓器監(jiān)測(cè)中的作用過(guò)熱保護(hù)系統(tǒng)克服了這些缺點(diǎn)。高壓和低壓線圈和鐵芯都可以防止過(guò)熱。操作原理基于

光纖傳輸特性隨溫度的變化。光學(xué)的傳感器不會(huì)引起任何電磁干擾或影響變壓器的運(yùn)行以任何其他方式。如果光信號(hào)注入光纖傳感器的一側(cè)，則可以在另一端有一個(gè)光學(xué)接收器。如果光纖的表面溫度升高變形器板響應(yīng)溫度而中斷傳輸。它可以直接感應(yīng)熱點(diǎn)溫度，不像傳統(tǒng)的傳感器。在更高的溫度下，光的傳輸被中斷，并且，沒(méi)有任何信號(hào)可以被接收到更多。此狀態(tài)用于提供過(guò)熱報(bào)警。新開(kāi)發(fā)的過(guò)熱保護(hù)系統(tǒng)（圖4）最重要的優(yōu)點(diǎn)是總結(jié)如下：

?絕緣和芯線過(guò)熱均可在線檢測(cè)；

?在局部溫度升高的情況下，警報(bào)可降低煙霧、火災(zāi)或絕緣；

?無(wú)電磁干擾、地面放電或任何其他環(huán)境損害條件；

?在80°C至170°C的范圍內(nèi)進(jìn)行安全過(guò)熱檢測(cè)，在實(shí)際操作中得到了很好的嘗試；

?成本效益高，易于安裝；

?由于智能設(shè)計(jì)，處理單元能夠自我控制，并支持多個(gè)接口，如以及遠(yuǎn)程訪問(wèn)。

 

因?yàn)橛凶C據(jù)表明光纖有可能用作光纖溫度通過(guò)模擬基于微彎和宏彎模擬工具來(lái)評(píng)估這種傳感器的有效性。性能分析

利用Matlab的Simulink工具箱對(duì)傳感器進(jìn)行了仿真表征。得出傳感器5的優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果和討論從普通光纖傳輸系數(shù)的變化表達(dá)式通用微彎傳感器模型配置及仿真結(jié)果如下。隨后建立了一個(gè)模型，用于傳感器在較高溫度范圍內(nèi)的應(yīng)用。0至100 0

發(fā)現(xiàn)結(jié)果是線性的，但對(duì)于儀器來(lái)說(shuō)，斜率太陡獲取數(shù)據(jù)的信號(hào)。構(gòu)建的模型如下所示。測(cè)量值圖表因?yàn)閭鬏敵?shù)如下所示，這表明結(jié)果是相當(dāng)線性的。為了校正斜率，進(jìn)行迭代，以獲得適合放大器的增益期望的響應(yīng)。這實(shí)際上可以通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)整傳感器級(jí)儀表運(yùn)算放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)。類似地其他溫度范圍內(nèi)，增益可以適當(dāng)?shù)馗淖?，從而得到可測(cè)量的范圍。該模型的建立有助于溫度傳感器的有效設(shè)計(jì)。在不同的溫度范圍工作的不同類型的應(yīng)用。仿真結(jié)果為6。結(jié)論和今后工作的范圍本文對(duì)光纖傳感器的微彎結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真研究。并對(duì)干式變壓器溫度傳感器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。它已經(jīng)發(fā)現(xiàn)傳輸常數(shù)的測(cè)量值圖是相當(dāng)線性的。變壓器的持續(xù)監(jiān)測(cè)旨在提高可靠性，早期檢測(cè)問(wèn)題，降低了維護(hù)成本，也延長(zhǎng)了它的預(yù)期壽命。當(dāng)前應(yīng)用儀表不能提供一致性，也不能提供繞組溫度指示的準(zhǔn)確性。間接測(cè)量WTM，即模擬WTM系統(tǒng)的熱電偶套管對(duì)階躍響應(yīng)慢負(fù)載變化。變壓器老化主要是由繞組溫度引起的。更頻繁全容量負(fù)載表明需要更好地控制繞組溫度光纖傳感器已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)可靠的水平，使他們成為這一重要功能的自然選擇。AS通過(guò)監(jiān)控長(zhǎng)期的漸進(jìn)式變壓器，避免了災(zāi)難性故障和緊急停機(jī)惡化。對(duì)于未來(lái)，我們可以使用各種技術(shù)，例如：基于納米技術(shù)的、自主的、自我導(dǎo)航的熱傳感器以及繞組溫度算法等技術(shù)。而且，成像傳感器也可以位于油箱內(nèi)部。我們也可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)模糊在未來(lái)的應(yīng)用。