一种膜片式局部放电传感器及其制作方法技术

本发明专利技术涉及传感器技术领域，具体涉及一种膜片式局部放电传感器及其制作方法。所述膜片式局部放电传感器包括单模光纤；毛细管，套接在所述单模光纤的外侧；扩充管，设有至少一层，且逐层套接在所述毛细管的外侧；管壳，套接在所述扩充管的外侧；所述单模光纤、毛细管、扩充管和管壳皆同轴且相对固定，所述单模光纤、毛细管和扩充管的一端齐平以形成工作面，所述管壳的一端外伸于所述工作面以形成外伸段；反射膜片，焊接于所述外伸段的端部，且厚度为30

【技术实现步骤摘要】
一种膜片式局部放电传感器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种膜片式局部放电传感器及其制作方法。

技术介绍

[0002]局部放电是绝缘开关(GIS)发生绝缘故障的重要征兆和表现形式，通过对GIS局部放电信号进行检测，可以及时有效地发现GIS内部存在的缺陷，从而实现故障预警。因此，研究GIS局放检测技术，对于保障设备安全和供电可靠性起到关键的作用。
[0003]现有局放检测最常采用膜片式局部放电传感器及其制作方法进行。目前市场上存在的绝大部分膜片式传感器皆包括：单模光纤、形成法珀腔的腔体及反射膜片，单模光纤和反射膜片分别位于法珀腔的两端面。工作原理如下：输入光从单模光纤进入，在单模光纤与法珀腔相接的端面反射和透射，反射光返回单模光纤内形成反射光线α；透射光经过法珀腔到达反射膜片内表面，并在反射膜片内表面再次反射和透射，反射光通过法珀腔回到单模光纤内形成反射光线β，反射光线α和反射光线β在单模光纤内形成干涉，并且干涉光沿单模光纤输出。根据光的干涉原理，两束具有光程差的光相遇时会产生干涉现象，形成干涉光，且干涉光的相位与光程差有关。在这个过程中，两束反射光线的光程差只与法珀腔的空气折射率和法珀腔长度有关，空气折射率一般不变或变化很小，所以对光程差起决定性因素的就是法珀腔长度。局部放电时会产生超声波，反射膜片受到超声波作用时产生振动，膜片的振动改变了法珀腔的长度，从而引起了光程差变化，最终导致干涉光相位偏移。检测时，通过检测干涉光相位偏移即可得知是否发生了局部放电。
[0004]目前市面上的膜片式局部放电传感器的膜片弹性形变小，从而导致干涉光的相位偏移小，进而导致检测灵敏度低。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中膜片式局部放电传感器膜片弹性形变小导致检测灵敏度低的缺陷，从而提供一种能够增大膜片弹性形变的膜片式局部放电传感器及其制作方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的膜片式局部放电传感器，包括：
[0007]单模光纤；
[0008]毛细管，套接在所述单模光纤的外侧；
[0009]扩充管，设有至少一层，且逐层套接在所述毛细管的外侧；
[0010]管壳，套接在所述扩充管的外侧；
[0011]所述单模光纤、毛细管、扩充管和管壳皆同轴且相对固定，所述单模光纤、毛细管和扩充管的一端齐平以形成工作面，所述管壳的一端外伸于所述工作面以形成外伸段；
[0012]反射膜片，焊接于所述外伸段的端部，且厚度为30
‑
40μm；
[0013]所述反射膜片、外伸段及工作面共同围成法珀腔。
[0014]可选的，所述单模光纤、毛细管、扩充管、管壳及反射膜片皆为石英材质。
[0015]可选的，所述单模光纤、毛细管、扩充管、管壳及反射膜片之间皆通过CO2激光打点焊接。
[0016]可选的，所述外伸段开设有气孔。
[0017]可选的，所述法珀腔的长度为32～39μm。
[0018]可选的，所述反射膜片焊接于所述外伸段的端面外侧，所述反射膜片的外径与所述管壳的外径相等。
[0019]本专利技术提供的制作方法，依次包括如下步骤：
[0020]S1.将单模光纤穿入毛细管且一端对齐形成对齐端面，通过CO2激光打点焊接，形成第一整体；
[0021]S2.将所述第一整体穿入扩充管内且所述对齐端面与所述扩充管端面对齐，通过CO2激光打点焊接，若设有两层或以上的扩充管，则逐层穿入固定，形成第二整体；
[0022]S3.将所述第二整体穿入管壳内，使得所述管壳的端面外伸于所述对齐端面形成外伸段，通过CO2激光打点焊接；
[0023]S4.选用厚度为30
‑
40μm的反射膜片，并将反射膜片贴合在所述外伸段的端部，通过CO2激光打点焊接。
[0024]可选的，在步骤S2与S3之间还有步骤A：
[0025]在管壳的一端部的管壁上开设气孔，且使得在步骤S3中所述气孔位于所述外伸段。
[0026]可选的，在步骤S1～S3中，选取距离对齐端面1～2cm处作为CO2激光打点焊接点。
[0027]可选的，在步骤S4中，所述反射膜片与所述对齐端面之间的距离为32～39μm。
[0028]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0029]1.本专利技术提供的膜片式局部放电传感器，设有至少一层扩充管，能够增大反射膜片的直径，并且反射膜片厚度为30
‑
40μm，反射膜片的厚度更薄。通过增大面积和减小厚度，反射膜片在受到超声波作用时产生的弹性形变更大，从而增加了干涉光的相位偏移，进而提高了传感器的检测灵敏度。
[0030]2.本专利技术提供的膜片式局部放电传感器，反射膜片焊接于管壳的端部，不需通过额外的部件进行固定，增大了反射膜片的有效直径，从而进一步增大了其检测灵敏度。
[0031]3.本专利技术提供的膜片式局部放电传感器，各组成部件皆采用石英制成，石英材料具有稳定、耐高温、抗电磁干扰等特点，同时避免了不同材料间由于热膨胀系数和热光系数的差异导致的微小形变，可有效提高传感器结构稳定性。另外，石英材料价格低廉，节约了传感器的成本。
[0032]4.本专利技术提供的膜片式局部放电传感器，各组成部件之间通过CO2激光打点焊接实现相对固定，能够避免外界环境造成的连接松动，从而增加传感器使用寿命和检测精度。
[0033]5.本专利技术提供的膜片式局部放电传感器，在外伸段开设有气孔，能够平衡反射膜片两侧的压差，使得传感器能够应用于不同压强环境，扩大了传感器的应用范围，同时便于排出因温升而膨胀的气体，减少因温度变化对反射膜片造成的影响。
[0034]6.本专利技术提供的膜片式局部放电传感器，法珀腔的长度为32～39μm，干涉光的自由光谱范围更大，干涉光的相位偏移范围更大，从而增加了超声检测的范围，同时能够减少
不必要的反射和透射次数，降低损耗。
[0035]7.本专利技术提供的制作方法，采用从内至外逐层CO2激光打点焊接的方式对传感器的各部件进行组装，操作简单，且法珀腔的长度可控，传感器样品制备重复率高、一致性好。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术实施例第一整体的结构示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例第二整体的结构示意图；
[0039]图3为本专利技术实施例膜片式局部放电传感器的结构示意图(去除反射膜片)；
[0040]图4为本本专利技术实施例膜片式局部放电传感器的结构示意图。
[0041]附图标记说明：
[0042]1、单模光纤；2、毛细管；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜片式局部放电传感器，其特征在于，包括：单模光纤(1)；毛细管(2)，套接在所述单模光纤(1)的外侧；扩充管(3)，设有至少一层，且逐层套接在所述毛细管(2)的外侧；管壳(4)，套接在所述扩充管(3)的外侧；所述单模光纤(1)、毛细管(2)、扩充管(3)和管壳(4)皆同轴且相对固定，所述单模光纤(1)、毛细管(2)和扩充管(3)的一端齐平以形成工作面，所述管壳(4)的一端外伸于所述工作面以形成外伸段；反射膜片(5)，焊接于所述外伸段的端部，且厚度为30
‑
40μm；所述反射膜片(5)、外伸段及工作面共同围成法珀腔。2.根据权利要求1所述的膜片式局部放电传感器，其特征在于，所述单模光纤(1)、毛细管(2)、扩充管(3)、管壳(4)及反射膜片(5)皆为石英材质。3.根据权利要求2所述的膜片式局部放电传感器，其特征在于，所述单模光纤(1)、毛细管(2)、扩充管(3)、管壳(4)及反射膜片(5)之间皆通过CO2激光打点焊接。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的膜片式局部放电传感器，其特征在于，所述外伸段开设有气孔(41)。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的膜片式局部放电传感器，其特征在于，所述法珀腔的长度为32～39μm。6.根据权利要求1所述的膜片式局部...

【专利技术属性】
技术研发人员：张熙民，陈川，廖福旺，刘慧鑫，阮莹，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：