一种时差定位超导磁体失超位置的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种时差定位超导磁体失超位置的检测方法。通过在高温超导磁体上放置多个光纤光栅传感器，并利用光纤光栅传感解调设备与信号控制处理设备等，将各个传感器采集的数据进行实时收集和数据配对，利用不同观测点间的数据，构造多个时差定位方程，解算方程组获得单一解，从而具体确定待测磁体的失超位置。该发明专利技术利用光纤传感器的技术灵活可靠、易于安装、高性价比、可提供应变和温度数据采集等优点，大大提高了高温超导磁体失超检测的速度，可提供超导磁体失超萌生位置的准确坐标，为超导磁体的安全稳定运行提供有效检测手段。为超导磁体的安全稳定运行提供有效检测手段。为超导磁体的安全稳定运行提供有效检测手段。

【技术实现步骤摘要】
一种时差定位超导磁体失超位置的检测方法


[0001]本专利技术属于高温超导磁体的失超探测
，具体涉及一种时差定位超导磁体失超位置的检测方法。

技术介绍

[0002]高温超导磁体由于具有磁场稳定持久、损耗低、在高强场环境下具有高的临界电流等特性，是产生高强场的主要手段之一，目前已尝试应用于高能物理、航空航天、医疗设备、电力能源、交通运输等领域。然而，高温超导磁体的正常区域传播速度缓慢，比低温超导磁体的正常区域传播速度低约2
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3个数量级。当高温超导磁体发生失超事故时，高温超导磁体的温度会首先开始变化。由于正常区域传播速度较慢，在失超点探测到电压信号变化的时间会滞后于探测到温度变化信号的时间，导致传统的基于电压监测的低温超导磁体无法及时有效地进行高温超导磁体的失超监测。并且，目前已有的超导磁体失超监测手段在实现超导磁体失超监测的同时，仅能够给出失超点的大致方位，无法对失超点的准确位置进行定位。因此，开发出一种能够对高温超导磁体失超信号进行直接检测，并能够准确定位超导磁体失超位置的手段对高温超导磁体的安全稳定运行具有重要意义。
[0003]目前，由于光纤传感器具有质量轻、抗电磁干扰、体积小，并且可以直接对超导磁体失超产生的热量、应力等关键失超信号进行监测的能力，被用于高温超导磁体的失超监测领域。然而，现有的基于光纤传感器的失超监测技术一般仅对失超时超导磁体的温度、应变等信息进行监测，以快速判断高温超导磁体是否失超。通过分布式光纤传感器和光纤光栅传感器中最先监测到失超信号的传感器位置进行失超点的判断。该种检测方法最多能够实现失超点大概方位的判断，对于实际应用的三维立体的超导磁体，无法给出失超点的具体空间位置坐标。
[0004]时差定位是一种利用信号源发出的信号到达不同测试位点的时间差，以及各监测位点的空间位置坐标等信息对信号源的位置进行定位的方法。通过该种方法可以准确的获得信号源在空间中的位置坐标，相比于传统的通过单一测试位点感知失超范围的方法具有更高的定位精度。
[0005]基于目前高温超导磁体失超检测方法不成熟，尤其是无法给出准确的失超位点这一现状，本专利技术以时差定位方法为主要手段，结合光纤光栅传感器技术，实现了高温超导磁体失超位点的准确定位。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种时差定位超导磁体失超位置的检测方法，通过在高温超导磁体上放置多个光纤光栅传感器，并利用光纤光栅传感解调设备与信号控制处理设备等，将各个传感器采集的数据进行实时收集和数据配对，利用不同观测点间的数据，构造多个时差定位方程，解算方程组获得单一解，从而具体确定待测磁体的失超位置。本专利技术弥补现有技术无法准确定位高温超导磁体失超位置的缺陷，实现高温超导磁体
失超位置的准确定位。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种时差定位超导磁体失超位置的检测方法，通过光纤光栅传感器、光纤光栅传感解调设备与信号控制处理设备实现；所述检测方法包括如下步骤：
[0009](1)借助均匀分布于超导磁体表面的光纤光栅传感器，利用光纤光栅传感解调设备与信号控制处理设备实时采集超导磁体中的应力变化信号，对超导磁体失超时产生的应力信号进行观测，记录下失超点应力波到达各光纤光栅传感器的时间；
[0010](2)根据各光纤光栅传感器的位置坐标，以及失超位置处应力波传输到各个光纤光栅传感器的传输时间差，确定一个双曲面或双曲线方程组；联合求解上述双曲面或双曲线方程组，获得失超位置的空间位置坐标。
[0011]进一步地，所述光纤光栅传感器的数量不低于5个，并且分布于超导磁体上的不同位置。
[0012]进一步地，所述光纤光栅传感器通过工装可拆卸式地安置于超导磁体上，或通过低温胶固定粘贴在超导磁体上。
[0013]进一步地，所述光纤光栅传感器通过应力波作用时光纤光栅传感器反射光中心波长的变化来监测磁体中是否发生失超现象。
[0014]进一步地，所述光纤光栅传感器为多个独立的光纤光栅传感器，或具有多个光纤光栅传感器的光纤光栅串。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术使用耐低温光纤光栅分布于超导磁体表面，借助分布于超导磁体表面不同位置处的光纤光栅反射光的中心波长变化来探测超导磁体的失超现象，获得失超点应力波传输到各个光纤光栅处的时间差值，利用时差定位方法实现了超导磁体失超位置的准确定位。此专利技术相比于传统的监测方法只是给出超导磁体是否失超，以及失超位置的大致区域来说，能够对超导磁体的失超位置进行准确定位，弥补了传统方法进行失超监测的缺点，为超导磁体失超位置的检测提供了一种新的方法。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的时差定位超导磁体失超位置的检测方法所涉及的检测设备总体示意图。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0018]如图1所示，本专利技术的一种时差定位超导磁体失超位置的检测方法所涉及的检测设备包括9个独立分布于超导磁体1上的光纤光栅传感器2、光纤光栅信号传输设备3、光纤光栅传感解调设备4、信号控制处理设备5、监测信号显示设备6、工控台7。
[0019]所述的光纤光栅传感器2对称均匀分布于超导磁体1表面。光纤光栅传感器2在超导磁体发生失超现象产生应力波后可以对应力波做出响应，进而反映超导磁体的失超信
息。
[0020]所述的光纤光栅传感器2通过光纤光栅信号传输设备3与光纤光栅传感解调设备4相连接，通过光纤光栅传感解调设备4可以获得不同位置处光纤光栅传感器2的波长变化信息。所述光纤光栅信号传输设备3包括通讯接头和通讯光纤。通过信号控制处理设备5和监测信号显示设备6对不同位置处的光纤光栅传感器2波长变化信号进行实时的观测与分析，获得超导磁体失超点应力波到达各个光纤光栅传感器的时间。所述的光纤光栅传感解调设备4、信号控制处理设备5、监测信号显示设备6均放置在工控台7上。
[0021]本实施例中使用的光纤光栅均为涂覆有聚酰亚胺、具有高抗弯性的单模光纤，可在液氮温区使用。光纤光栅传感器2通过低温胶粘贴于超导磁体表面，低温胶为环氧树脂胶。在固定光纤光栅时，环氧树脂胶均匀涂覆于光纤表面，以避免由于胶水涂覆不均匀而使光纤光栅发生低温啁啾现象。
[0022]本实施例中光纤光栅传感解调设备4通过采集各个光纤光栅传感器2中心波长的变化对超导磁体失超信息进行观测，实时获得各光纤光栅传感器的中心波长变化状态。通过将数据发送给信号控制处理设备实时记录传感接头i处接收到应力波动时的精确时间t
i
。本专利技术中假设光纤光栅传感器2的中心波长变化均是由于应力作用导致的。
[0023]时差定位方程为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时差定位超导磁体失超位置的检测方法，其特征在于：通过光纤光栅传感器、光纤光栅传感解调设备与信号控制处理设备实现；所述检测方法包括如下步骤：步骤(1)借助均匀分布于超导磁体表面的光纤光栅传感器，利用光纤光栅传感解调设备与信号控制处理设备实时采集超导磁体中的应力变化信号，对超导磁体失超时产生的应力信号进行观测，记录下失超点应力波到达各光纤光栅传感器的时间；步骤(2)根据各光纤光栅传感器的位置坐标，以及失超位置处应力波传输到各个光纤光栅传感器的传输时间差，确定一个双曲面或双曲线方程组；联合求解上述双曲面或双曲线方程组，获得失超位置的空间位置坐标。2.根据权利要求1所述的一种时差定位超导磁体失超位...

【专利技术属性】
技术研发人员：万波，张展，吕一鸣，张宪亮，李佐光，周超，
申请(专利权)人：合肥曦合超导科技有限公司，
类型：发明
国别省市：