本发明专利技术公开了一种膜片耦合式非本征光纤法布里珀罗传感器探头，它包括支撑套筒、光纤插芯安装件、通过光纤插芯安装件设置在支撑套筒内的光纤插芯、设置在光纤插芯光纤安装孔内的光纤，光纤插芯的前端镀有第一反射膜，光纤插芯前端的第一反射膜位于支撑套筒内部，支撑套筒的前端固定有第二反射膜，第二反射膜与第一反射膜具有相同的反射率，第二反射膜与镀有第一反射膜的光纤插芯组成法珀腔。本发明专利技术使非本征法-珀传感器在采用更薄膜片的同时获得更高的响应频率，提高局放传感器检测灵敏度，并且该探头的制作工艺简单易于实验研究阶段进行传感器试制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感器
，具体地指一种膜片耦合式非本征光纤法布里珀罗传感器探头。
技术介绍
大型电力设备在线局部放电监测一直是困扰电力运营单位的困难问题，多年来学者和工业界工程师尝试采用不同方式解决该问题。其中依靠检测局放诱发超声波信号方法一直受到关注，传统局放超声波检测以压电陶瓷传感器为主，但因其受检测现场强电磁环境干扰严重等原因限制，也未能广泛应用与工业现场。近三十年随着光纤传感器技术的发展，广大研究者发现膜片耦合式非本征光纤法-珀超声波传感器有望用于解决液固复合绝缘中的局放声波在线监测。非本征光纤法-珀超声波传感器可利用镀有反射膜的光纤插芯与膜片制成法-珀传感器探头。局放检测传感器要求具有较高静压灵敏度，同时要求具有较高响应频率，而光纤插芯直径为2.5mm，直接采用支撑结构构造的法_珀探头往往需要较厚的膜片，而较厚膜片会降低传感器静压灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种膜片耦合式非本征光纤法布里珀罗传感器探头，该探头可以使非本征法-珀传感器在采用更薄膜片的同时获得更高的响应频率，提高局放传感器检测灵敏度，并且该探头的制作工艺简单易于实验研究阶段进行传感器试制。为实现此目的，本专利技术所设计的膜片耦合式非本征光纤法布里珀罗传感器探头，它包括支撑套筒、光纤插芯安装件、通过光纤插芯安装件设置在支撑套筒内的光纤插芯、设置在光纤插芯光纤安装孔内的光纤，所述光纤插芯的前端镀有第一反射膜，光纤插芯前端的第一反射膜位于支撑套筒内部，其特征在于:所述支撑套筒的前端固定有第二反射膜，所述第二反射膜与第一反射膜具有相同的反射率，所述第二反射膜与镀有第一反射膜的光纤插芯组成法珀腔，所述第二反射膜与第一反射膜之间的距离范围为175?185微米。所述第一反射膜和第二反射膜的反射率均为50%。所述第一反射膜和第二反射膜均为石英膜片。所述第一反射膜和第二反射膜的厚度相等，均为35?45微米。所述第二反射膜通过约束圆环固定在支撑套筒的前端。所述约束圆环的厚度范围为0.5?0.9mm。本专利技术的有益效果:石英膜片随厚度的增大和约束半径的减小，其固有频率增大、灵敏度降低，本专利技术通过上述非本征法-珀传感器中夹层结构的设计，使采用较薄石英膜片时传感器能获得更高的一阶固有响应频率，从而提高法-珀传感器对具有较高频率的局放声发射信号的检测灵敏度。并且该探头的制作工艺简单，易于实验研究阶段进行传感器试制。【附图说明】图1为本专利技术的结构示意图。图2为采用本专利技术探头的传感器的局放检测结果图；图3为传统的改变膜片厚度方式制作探头的传感器的局放检测结果图；图4为未采用本专利技术结构的传感器膜片的固有频率云图；图5为未采用专利技术结构的传感器膜片形变云图；图6为采用专利技术结构的传感器膜片的固有频率云图；图7为采用专利技术结构的传感器膜片形变云图；其中，I一支撑套筒、2—光纤插芯安装件、3—光纤插芯、4一光纤、5—第一反射膜、6一第二反射膜、7—约束圆环。【具体实施方式】以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明:本专利技术的膜片耦合式非本征光纤法布里珀罗传感器探头，如图1所示，它包括支撑套筒1、光纤插芯安装件2、通过光纤插芯安装件2设置在支撑套筒I内的光纤插芯3、设置在光纤插芯3光纤安装孔内的光纤4，所述光纤插芯3的前端镀有第一反射膜5，光纤插芯3前端的第一反射膜5位于支撑套筒I内部，所述支撑套筒I的前端固定有第二反射膜6，所述第二反射膜6与第一反射膜5具有相同的反射率，从而获得具有更大线性调制区的传感器工作曲线，所述第二反射膜6与镀有第一反射膜5的光纤插芯3组成法珀腔，所述第二反射膜6与第一反射膜5之间的距离范围为175?185微米，优选为180微米。上述技术方案中，所述第一反射膜5和第二反射膜6的反射率均为50%。50%的反射率可获得较大的被测信号调制区，保证了灵敏度。上述技术方案中，所述第一反射膜5和第二反射膜6均为石英膜片。石英膜片在工业领域便于加工和获得。上述技术方案中，所述第一反射膜5和第二反射膜6的厚度相等，均为35?45微米，优选为40微米。该厚度范围能保证探头的灵敏度。上述技术方案中，所述第二反射膜6通过约束圆环7固定在支撑套筒I的前端。所述约束圆环7的厚度范围为0.5?0.9_，优选为0.8_。上述约束圆环7能使本专利技术获得较高响应频率(根据弹性力学膜片振动理论，增设小尺寸约束圆环7可提高响应频率)。上述技术方案中，所述支撑套筒1、光纤插芯安装件2、光纤插芯3、第一反射膜5和第二反射膜6均为同轴设置。上述同轴设置的形式能提高光束的耦合效率。为评价采用本专利技术传感器探头响应频率的改进效果，利用计算机有限元分析方法计算膜片固有频率和标准应力作用下膜片形变。图4是未采用本专利技术结构的传感器膜片的固有频率云图，图5是未采用专利技术结构的传感器膜片形变云图，从图4和图5中可以看出未采用专利技术结构的传感器膜片的一阶固有频率为I1kHz，膜片中心位移为0.386X 10 10m/Pa ;图6是采用专利技术结构的传感器膜片的固有频率云图，图7是采用专利技术结构的传感器膜片形变云图，从图6和图7中可以看出采用专利技术结构的传感器膜片的一阶固有频率为224kHz，膜片中心位移为0.122X10 10m/Pao由此可见本专利技术可以获得更高的一阶固有响应频率，从而提高法-珀传感器对局放声发射信号的检测灵敏度。为了进一步的验证本专利技术的效果，设计如下检测实验，利用板一板电极作为局放源，对于相同放电量的局放声信号分别利用具有相同固有频率的传感器A和传感器B进行检测，其中传感器A的探头采用本专利技术的结构，传感器B未采用本专利技术的结构而通过传统的改变膜片厚度方式制作，图2为传感器A局放声发射信号检测结果，图3为传感器B局放声发射信号检测结果。传感器A和传感器B对相同放电源的检测结果表明，传感器A的输出幅值高于传感器B的输出幅值，本专利技术采用的夹层结构设计提高了传感器局放检测灵敏度。本专利技术的工作原理为:本专利技术主要目的是提出一种具有夹层结构的膜片耦合式的非本征光纤法-珀传感器。局放诱发超声波信号经液体介质传播到达传感器探头处驱动石英膜片振动，传感器的反射光谱随膜片振动产生相位偏移，而光谱的移动大小和频率与被测超声波信号的强度和频率呈正相关，即可实现被测信号的探测。本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。【主权项】1.一种膜片耦合式非本征光纤法布里珀罗传感器探头，它包括支撑套筒(I)、光纤插芯安装件(2)、通过光纤插芯安装件(2)设置在支撑套筒(I)内的光纤插芯(3)、设置在光纤插芯(3)光纤安装孔内的光纤(4)，所述光纤插芯(3)的前端镀有第一反射膜(5)，光纤插芯⑶前端的第一反射膜(5)位于支撑套筒⑴内部，其特征在于:所述支撑套筒⑴的前端固定有第二反射膜￠)，所述第二反射膜(6)与第一反射膜(5)具有相同的反射率，所述第二反射膜(6)与镀有第一反射膜(5)的光纤插芯(3)组成法珀腔。2.根据权利要求1所述的膜片耦合式非本征光纤法布里珀罗传感器探头，其特征在于:所述第二反射膜(6)与第一反射膜(5)之间的距离范围为175?185微米。3.根据权利要求1所述的膜片耦合式非本征光纤法布里珀罗传感器探头，其特征在于:所述第一反射膜(5)和第二反射膜￠)的反射本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种膜片耦合式非本征光纤法布里珀罗传感器探头，它包括支撑套筒(1)、光纤插芯安装件(2)、通过光纤插芯安装件(2)设置在支撑套筒(1)内的光纤插芯(3)、设置在光纤插芯(3)光纤安装孔内的光纤(4)，所述光纤插芯(3)的前端镀有第一反射膜(5)，光纤插芯(3)前端的第一反射膜(5)位于支撑套筒(1)内部，其特征在于：所述支撑套筒(1)的前端固定有第二反射膜(6)，所述第二反射膜(6)与第一反射膜(5)具有相同的反射率，所述第二反射膜(6)与镀有第一反射膜(5)的光纤插芯(3)组成法珀腔。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈连凯，聂德鑫，邓建钢，皮本熙，徐立新，罗汉武，杨志华，刘诣，杨永辉，张连星，张海龙，卢文华，程林，罗先中，金莹，王友旭，郑昌佶，张伟超，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网内蒙古东部电力有限公司，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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