一种半导体点式测温系统技术方案

技术编号:11069088 阅读:274 留言:0更新日期:2015-02-25 09:10
本发明专利技术涉及一种半导体点式测温系统,所述系统利用半导体材料在入射光波长不变时其光反射率随着温度的变化而变化这一特性,通过测量半导体材料反射光的强弱来实现对被测对象进行测温。本发明专利技术具有高绝缘性、抗电磁干扰、抗腐蚀、防爆、防雷击的特点,能在恶劣的坏境下工作;测量精度高,范围大,反应灵敏;温度检测探头结构简单、尺寸小巧、安装方便;可多机组网进行检测的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体点式测温系统
本专利技术涉及电力设备综合监控领域使用的传感检测系统
,尤其涉及一种 半导体点式测温系统。
技术介绍
工农业生产中的许多电力设备,例如高压开关柜、高压电缆等都在高电压、大电流 的状态下运行。由于在使用过程中的机械振动、触头烧蚀等原因,可能造成接触处温度升 高,引起接触处的氧化,使接触电阻进一步增加,温度进一步上升,继而出现局部熔焊或产 生火花甚至电弧放电,殃及周围绝缘材料,最终造成电气设备的损坏,引发事故。而对于电 气连接部位,例如高压开关柜触头及接点、干式变压器、箱式变电站、变电站、高压母线接 头、高压电缆接头、刀闸开关等在长期运行过程中,因老化或接触电阻过大而发热现象时有 发生;同时,由于供电负荷过大,电机开停时的冲击电流,加速了开关柜以及电缆接头的老 化,近年来已发生多起开关柜连接点、电缆头过热造成的停电事故。因此,对电力设备温度 的监测,实行电力设备运行状态监测和故障诊断技术,意义重大。 目前对电力设备或者电气连接点的监测手段大多采用手持式红外线测温仪定期 进行,难以实现安全准确测温,设备缺乏跟踪监测手段,不能及时发现设备发热点,并且设 备的安全可靠性得不到有效保证。
技术实现思路
针对上述部分问题,本专利技术提供了一种半导体点式测温系统,所述系统利用半导 体材料在入射光波长不变时其光反射率随着温度的变化而变化这一特性,通过测量透过半 导体材料的光的强弱来实现对被测对象进行测温。 本专利技术具有如下特点: (1)所述系统的温度检测探头具有高绝缘性、抗电磁干扰、抗腐蚀、防爆、防雷击的 特点,能在恶劣的坏境下工作; (2)先进的光纤及光电子技术,在温度测点与主机之间使用光纤进行高压隔离和 信号传输,因此具有本质的抗干扰能力; (3)系统测量精度高,范围大,反应灵敏; (4)温度检测探头结构简单、尺寸小巧、安装方便; (5)温度检测探头一次安装,无须维护; (6)可多机组网,实现全范围的温度数据检测; (7)主机具有故障报警功能,为检修工作提供便利。 【附图说明】 图1某种半导体材料的光谱随温度变化示意图; 图2系统结构示意图; 图3封装套管示意图。 【具体实施方式】 在一个基础的实施例中,本专利技术提供了一种半导体点式测温系统,所述系统利用 半导体材料在入射光波长不变时其光反射率随着温度的变化而变化这一特性,通过测量半 导体材料反射光的强弱来实现对被测对象进行测温。 在这个实施例,所述系统主要利用半导体材料的吸收光谱随温度变化的特性来实 现。当一定波长的光通过半导体材料时,主要引起的吸收式本征吸收,即电子从价带激发到 导带引起的吸收。对直接跃迁型材料,能够引起这种吸收的光子能量hv必须大于或等于材 料的禁带宽度E g,即: hv ^ Eg = hvg (I) 式中,h为普朗克常数,v是频率。从上述公式(1)中可看出,本征吸收光谱在低频 方向必然存在一个频率界限V g,当频率低于Vg时不可能产生本征吸收。一定的频率Vg对应 一个特定的波长A g,称为本征吸收波长,可以用下式求解找到提供光源的波长范围: 4 =7'其中c为光速。 根据固体物理理论,直接跃迁型半导体材料的吸收波长是随着温度的变化而变化 的。如图1所示是某种半导体材料的光谱变化随温度变化的示意图。当温度升高时,这种半 导体材料本征吸收波长变大,透射率曲线向长波长方向移动,但形状不变;反之,当温度降 低时,这种半导体材料本征吸收波长变小,透射率曲线保持形状不变而向短波长方向移动。 当光源的光谱辐射强度不变时,半导体材料总透射率就随其温度发生变化,温度越高,总透 射率越低。通过测量透过半导体材料的光的强弱即可达到测温的目的。 下面结合附图对本专利技术做进一步的阐述。 在一个实施例中,所述系统包括主机,如图2中黑线框中所示部分,所述主机中包 括光分路器模块、光电转换模块、信号放大转换模块和数据处理模块,其中,所述光分路器 模块内有光分路器,用于将多个传感器传回的光信号分发到所述光电转换模块中,由所述 光电转换模块中相应的光电转换器进行光信号到电信号的转换,经过转换得到的电信号进 入所述信号放大转换模块,在所述信号放大转换模块中电信号被放大并进行模数转换后传 给所述数据处理模块,在所述数据处理模块中计算出温度值。 优选的,所述主机采用插板式可扩展面板设计,方便更换模块,同时也方便根据实 际需要增加或者减少模块,所述面板上包括电源插孔、通信接口和温度检测探头接口。所述 主机可使用AC85?265V或者DC 110?370V的电源,所述通信接口包括RS232, RS485。 优选的,所述系统还包括温度检测探头,所述温度检测探头通过光纤与主机上的 温度检测探头接口相连,所述温度检测探头通过镀膜技术将半导体材料均匀镀在光纤轴向 的横截端面上,再通过陶瓷管和航空胶将镀好半导体膜的光纤封装而成,通过使用绝缘材 料封装可以使所述温度检测探头具有高绝缘性、抗电磁干扰、抗腐蚀、防爆、防雷击的特点, 能在恶劣的坏境下工作。 由下述公式(2)可以看出,在半导体材料上反射回来的光强I和光学厚度nL有 关: 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体点式测温系统,其特征在于:所述系统利用半导体材料在入射光波长不变时其光反射率随着温度的变化而变化这一特性,通过测量半导体材料反射光的强弱来实现对被测对象进行测温。

【技术特征摘要】
1. 一种半导体点式测温系统,其特征在于: 所述系统利用半导体材料在入射光波长不变时其光反射率随着温度的变化而变化这 一特性,通过测量半导体材料反射光的强弱来实现对被测对象进行测温。2. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述系统包括主机,所述主机中包括光分 路器模块、光电转换模块、信号放大转换模块和数据处理模块; 其中,所述光分路器模块用于将多个传感器传回的光信号分发到所述光电转换模块 中,由所述光电转换模块中相应的光电转换器进行光信号到电信号的转换,经过转换得到 的电信号进入所述信号放大转换模块,在所述信号放大转换模块中电信号被放大并进行模 数转换后传给所述数据处理模块,在所述数据处理模块中计算出温度值; 所述系统还包括温度检测探头,所述温度检测探头通过光纤与主机上的温度检测探头 接口相连,所述温度检测探头将半导体材料均匀镀在光纤轴向的横截端面上,再通过陶瓷 管和航空胶将镀好半导体膜的光纤封装而成。3. 根据权利要求2所述的系统,其特征在于:优选的,所述主机采用插板式可扩展面板 设计,所述面板上包括电源插孔、通信接口和温度检测探头接口。4. 根据权利要求3所述的系统,其特征在于:所述温度检测探头使用封装套管封装,所 述封装套管的一端有一突出的空心圆柱,所述空心圆柱的横截面为圆环,所述圆环的外径 小于所述封装套...

【专利技术属性】
技术研发人员:张欣黄荣辉向真仝芳轩张宁
申请(专利权)人:深圳供电局有限公司上海华魏光纤传感技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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