【正文】 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候。R為5 MQ限流水電阻， C為50 pF耦合電容。把光纖接頭連接在一起，從而使光纖接通的器件稱為轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器俗稱法蘭盤(pán)?；顒?dòng)連接器插針體端面是弧狀的．反射很小。此外軸線的偏差應(yīng)在芯子直徑的P分之一以下。光纖連接分為永久性融焊連接和活動(dòng)連接(可拆卸連接)兩種。光源發(fā)出的基本光強(qiáng)為J0，光束經(jīng)過(guò)起偏器后成為線偏振光，在磁場(chǎng)的作用下發(fā)生方位角旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)檢偏器入射到光探測(cè)器，其中起偏器與檢偏器之間的夾角為45176。哈工大歐進(jìn)萍等人相繼開(kāi)發(fā)出了光纖光柵拉索壓力環(huán)和光纖光柵冰壓力傳感器，英國(guó)海軍研究中心開(kāi)發(fā)了光纖光柵土壤壓力傳感器，用以監(jiān)測(cè)公路內(nèi)部的荷載情況。 (4)光纖光柵加速度計(jì):　　1996年，美國(guó)的Berkoff等人利用光纖光柵的壓力效應(yīng)設(shè)計(jì)了光纖光柵振動(dòng)加速度計(jì)。而且多個(gè)光纖光柵組成的溫度傳感系統(tǒng)，采用一根光纜，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式測(cè)量。 按照用途來(lái)分類（1）光纖光柵應(yīng)變傳感器此種傳感器是在工程領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛，技術(shù)最成熟的光纖傳感器。從表2可以看出，在線氣象色譜儀維護(hù)要求高，它適合于需要重點(diǎn)呵護(hù)的變壓器而燃料電池在線監(jiān)測(cè)裝置基本上不需要維護(hù)，成本(購(gòu)買(mǎi)及使用成本)低，因此適合于作為更多變壓器的看門(mén)狗或哨兵。型傳感器零漂隨時(shí)間的變化4　燃料電池技術(shù)與氣相色譜技術(shù)產(chǎn)品的比較目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的油中氣體在線監(jiān)測(cè)裝置主要有兩種，它們分別采用氣象色譜技術(shù)和燃料電池氣體傳感技術(shù)，兩者各有特點(diǎn)。表1　選擇性燃料電池傳感器與復(fù)合氣體傳感器的性能比較傳感器的高可靠性還得益于近十幾年來(lái)材料科學(xué)的發(fā)展，例如，早期氣體傳感器有中毒現(xiàn)象，即油中大量的一氧化碳?xì)怏w會(huì)降低傳感器的靈敏度，現(xiàn)已通過(guò)合金電催化劑得到了解決。它既保留了本體高分子膜的透氣性能，又具備了金屬材料的機(jī)械性能。一體化燃料電池氣體傳感器最突出的特點(diǎn)是油氣分離、氣體檢測(cè)和溫度補(bǔ)償完全是自發(fā)進(jìn)行，無(wú)需外界干預(yù)和激發(fā)，整體來(lái)說(shuō)屬于無(wú)源器件。由于任何油中氣體在線監(jiān)測(cè)都離不開(kāi)油氣分離，膜的變形或破損實(shí)際上存在于所有使用膜分離技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)裝置中。燃料電池氣體傳感器成功應(yīng)用于變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)已有近30年的歷史，但由于傳感技術(shù)的瓶頸，效果一直不理想。%左右。電化學(xué)傳感器的構(gòu)成是：將兩個(gè)反應(yīng)電極工作電極和對(duì)電極以及一個(gè)參比電極放置在特定電解液中（如上圖如示），然后在反應(yīng)電極之間加上足夠的電壓，使透過(guò)涂有重金屬催化劑薄膜的待測(cè)氣體進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，再通過(guò)儀器中的電路系統(tǒng)測(cè)量氣體電解時(shí)產(chǎn)生的電流，然后由其中的微處理器計(jì)算出氣體的濃度。此種原理的傳感器幾乎已被淘汰，用戶在選用此種傳感器時(shí)要極為慎重。為安全起見(jiàn)，一般我們應(yīng)當(dāng)在可燃?xì)怏w濃度在LEL的25%或以下和50%時(shí)發(fā)出警報(bào)，這里，25%LEL稱作低限報(bào)警，而50%LEL稱作高限報(bào)警。1可燃?xì)怏w可燃?xì)怏w是石油化工等工業(yè)場(chǎng)合遇到最多的危險(xiǎn)氣體，它主要是烷烴等有機(jī)氣體和某些無(wú)機(jī)氣體：如一氧化碳等。氣體傳感器是一種將氣體的成份、濃度等信息轉(zhuǎn)換成可以被人員、儀器儀表、計(jì)算機(jī)等利用的信息的裝置！氣體傳感器一般被歸為化學(xué)傳感器的一類，盡管這種歸類不一定科學(xué)。這會(huì)增加傳感器探測(cè)難度并影響測(cè)量精度。黑體的光譜輻射特性可以通過(guò)理論計(jì)算得出，圖1 為黑體輻射的波譜圖，記錄了黑體在不同溫度下向外發(fā)射的各段波長(zhǎng)及其強(qiáng)度。還有學(xué)者提出了采用電工功能材料作為熱敏元件的測(cè)溫方案[4]。因此，對(duì)電力設(shè)備溫度的監(jiān)測(cè)管理是國(guó)內(nèi)外一直進(jìn)行的工作。而熱釋電型探測(cè)器所利用的是溫度變化率，因而能探測(cè)快速變化的輻射信號(hào)。如果把熱釋電材料做成表面垂直于極化方向的平行薄片，當(dāng)紅外輻射入射到薄片表面時(shí)，薄片因吸收輻射而發(fā)生溫度變化，引起極化強(qiáng)度的變化。由于自發(fā)極化。與光子探測(cè)器相比，雖然其靈敏度較低，但光譜響應(yīng)寬，可從可見(jiàn)光到亞毫米區(qū)（~1000um），且可在室溫下工作。故紅外線傳感器特別適用于在線監(jiān)測(cè)。特別是在電力系統(tǒng)電氣設(shè)備故障檢測(cè)和診斷方面，超聲傳感技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)目前電氣診斷方法已經(jīng)進(jìn)行或尚難進(jìn)行的工作，而且具有更優(yōu)良的性能和更高的可靠性，是電氣設(shè)備預(yù)防性維修和故障診斷的有效手段。比較各點(diǎn)實(shí)測(cè)距離與變壓器出廠時(shí)各點(diǎn)初值，就可以得出繞組變形情況。 為電力變壓器繞組變形超聲檢測(cè)裝置的電氣原理框圖。檢測(cè)擊穿或放電時(shí)產(chǎn)生的超聲波，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)真空度的檢測(cè)。此外，超聲波在電力變壓器內(nèi)部傳播途徑及媒介和溫度對(duì)定位結(jié)果的影響是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，有待于進(jìn)一步深入研究。同時(shí)，局部放電發(fā)生時(shí)，必然伴隨超聲波信號(hào)發(fā)射，即所謂超聲發(fā)射。超聲傳感器結(jié)構(gòu)傳感器的核心元件是壓電晶片，一般采用鋯鈦酸鉛壓電陶瓷（PZT5）。它還擁有先進(jìn)的遠(yuǎn)程GSM、CDMA、互聯(lián)網(wǎng)調(diào)試功能，使得用戶隨時(shí)可以得到技術(shù)支持。超高能聲波測(cè)距技術(shù)使超聲波測(cè)距技術(shù)有了重大的突破，它不僅拓寬了超聲波測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合（適用極惡劣的工作環(huán)境），而且使用智能調(diào)節(jié)技術(shù)，大大提高了超聲波產(chǎn)品的可靠性及性能指標(biāo)，讓用戶無(wú)后顧憂　　超聲波距離傳感器可以廣泛應(yīng)用在物位（液位）監(jiān)測(cè)，機(jī)器人防撞，各種超聲波接近開(kāi)關(guān)，以及防盜報(bào)警等相關(guān)領(lǐng)域，工作可靠，安裝方便，　　利用常規(guī)雙壓電晶片元件振動(dòng)器的彎曲振動(dòng)，在頻率高于70kHz的情況下，是不可能達(dá)到此目的的。基于以上作用，便可以將壓電陶瓷用作超聲波傳感器。超聲波應(yīng)用有三種基本類型，透射型用于遙控器，防盜報(bào)警器、自動(dòng)門(mén)、接近開(kāi)關(guān)等；分離式反射型用于測(cè)距、液位或料位；反射型用于材料探傷、測(cè)厚等。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。 超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱和振蕩（縱波）。（2）工作溫度。小功率超聲探頭多作探測(cè)作用。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。其缺點(diǎn)是由于現(xiàn)場(chǎng)存在嚴(yán)重的電磁干擾，將會(huì)大大降低監(jiān)測(cè)靈敏度和信噪比。與預(yù)防性試驗(yàn)相比，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用高靈敏度的傳感器采集運(yùn)行中設(shè)備絕緣劣化的信息，信息量的處理和識(shí)別依賴于豐富的軟件支持的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，不僅可以把某些預(yù)試項(xiàng)目在線化，而且還引進(jìn)了一些新的更真實(shí)反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的綜合診斷，促進(jìn)電力設(shè)備向狀態(tài)檢修過(guò)渡的進(jìn)程。那么，這些傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，使得在線連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)精度越來(lái)越高、故障檢測(cè)率也越來(lái)越高，在工程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。其缺點(diǎn)是要取油樣，需在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，故不能在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。狀態(tài)維修有以下優(yōu)點(diǎn)：1） 可更有效的使用設(shè)備，提高設(shè)備的利用率2） 降低維修費(fèi)用3） 有目標(biāo)的進(jìn)行維修，可以提高維修水平，使設(shè)備運(yùn)行更安全可靠4） 可系統(tǒng)地對(duì)設(shè)備制造部門(mén)反饋設(shè)備的質(zhì)量信息，用以提高產(chǎn)品的可靠性 傳感器技術(shù)是信息獲取科學(xué)與技術(shù)的核心技術(shù)[2]。因?yàn)樵O(shè)備的實(shí)際狀態(tài)可能完全不必作任何維修，而仍能夠繼續(xù)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。例如，變壓器短路故障產(chǎn)生的巨大電磁力會(huì)引起繞組變形，也使絕緣受損傷而導(dǎo)致發(fā)生匝間擊穿；變壓器內(nèi)部過(guò)熱可導(dǎo)致油溫上升，使絕緣過(guò)熱而發(fā)生裂解，最后發(fā)展為放電性絕緣故障。19711974年，我國(guó)6kv及以上的電機(jī)事故的統(tǒng)計(jì)分析表明，絕緣損壞事故占事故總臺(tái)次的66%。大量資料表明，導(dǎo)致設(shè)備失效的主要原因是其絕緣性能的劣化[1]。其中92%是因絕緣劣化引起失效等等事故。這無(wú)疑在預(yù)防設(shè)備事故的發(fā)生，保證供電安全可靠方面，起著很好的作用，但是長(zhǎng)期工作經(jīng)驗(yàn)表明，這樣一個(gè)維修體系有著一定得局限性。氣具體內(nèi)容是對(duì)運(yùn)行中的電力設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行連續(xù)的在線監(jiān)測(cè)，隨時(shí)獲得能反映絕緣狀況的信息。 20世紀(jì)60年代，美國(guó)最先使用可燃性氣體總量（TCG）監(jiān)測(cè)裝置，來(lái)測(cè)定變壓器儲(chǔ)油柜油面上的自由氣體，以判斷變壓器的絕緣狀態(tài)。傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、電子和光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，提高了局部放電監(jiān)測(cè)的靈敏度和抗干擾水平。因此迫切需要對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)或定時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)反映電力設(shè)備如絕緣等的劣化程度，以便采取預(yù)防措施，避免停電事故發(fā)生。脈沖電流法是離線條件下測(cè)量電氣設(shè)備局部放電的基本方法，也是目前在線監(jiān)測(cè)局部放電的主要手段。廣泛應(yīng)用在局部放電監(jiān)測(cè)中的傳感器就根據(jù)電測(cè)法和非電測(cè)法分為兩大類：電測(cè)法傳感器 脈沖電流法 超高頻法[3]（在此文不做詳細(xì)介紹）非電測(cè)法傳感器1超聲傳感器 2紅外傳感器3新型燃料電池氣體傳感器4光學(xué)傳感器2超聲傳感器（ultrasonic sensor）的簡(jiǎn)介與原理定義：利用超聲波檢測(cè)技術(shù)，將感受的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：（1）工作頻率。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播，衰減較小，傳播較遠(yuǎn)。該種有T/R4060，T/R4012等（其中T表示發(fā)送，R表示接收，40表示頻率為40KHZ，16及12表示其外徑尺寸，以毫米計(jì)）。另一方面，當(dāng)振動(dòng)壓電陶瓷時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電荷。壓電陶瓷被固定在金屬盒體的頂部?jī)?nèi)側(cè)。一種特殊材料粘附在壓電陶瓷上，作為聲匹配層，可實(shí)現(xiàn)與空氣的聲阻 抗相匹配。智能的全自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)波頻 率，自動(dòng)的溫差補(bǔ)償功能使其工作更加穩(wěn)定可靠。結(jié)合長(zhǎng)期從事電氣設(shè)備故障診斷的研究，介紹了超聲傳感技術(shù)在電力系統(tǒng)電氣設(shè)備故障診斷中的主要應(yīng)用成果[4] 。大型電力變壓器中，對(duì)局部放電量的測(cè)量是檢測(cè)變壓器絕緣特性的有效方法。經(jīng)運(yùn)算處理后與設(shè)定值比較，即可判定變壓器正常與否。通常要求真空滅弧室內(nèi)真空度高于5*106Pa，一般在107~109Pa之間。電力變壓器在運(yùn)輸或系統(tǒng)故障等情況下，通常會(huì)受到較大的外力沖擊，使其繞組發(fā)生位移或變形。方波信號(hào)經(jīng)接口電路送至單片機(jī)，由單片機(jī)根據(jù)發(fā)射波和對(duì)應(yīng)的反射波在箱體表面與繞組之間總的傳播時(shí)間和超聲波在油中已知的傳播速度即可計(jì)算出該繞組與箱體表面的實(shí)測(cè)距離L. 式中L為油箱外殼與繞組表面之間的實(shí)際測(cè)量距離；c為超聲波在油中傳播速度；t為發(fā)射波和對(duì)應(yīng)的反射波在箱體表面與繞組之間總的傳播時(shí)間。常見(jiàn)的大型電氣設(shè)備故障直接威脅著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行，并且影響供電質(zhì)量。紅外線傳感器可接受這些波段的紅外輻射，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，從而測(cè)得物體的溫度。但熱探測(cè)器的光譜響應(yīng)寬，可在室溫下工作，使用方便，故仍有廣泛的應(yīng)用。它是溫度的函數(shù)，隨溫度升高而降低，相當(dāng)于釋放了一部分面電荷。利用熱釋電材料的自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度而變化的效應(yīng)制成的一種熱敏型紅外探測(cè)器。熱釋電型紅外探測(cè)器都是用硫酸三甘酞(TGS)和鉭酸鋰 (LiTaO3)等優(yōu)質(zhì)熱釋電材料(p的數(shù)量級(jí)為108C/)的小薄片作為響應(yīng)元，加上支架、管殼和窗口等構(gòu)成。本研究對(duì)提高基于紅外輻射的非接觸式傳感器工作可靠性和精度方面有一定的創(chuàng)新，對(duì)提高高壓電力設(shè)備運(yùn)行可靠性乃至電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性都有一定的實(shí)用價(jià)值。例如ABB 公司研制的‘Safe Guard’裝置[2]，主要用于配電開(kāi)關(guān)柜中關(guān)鍵部位溫度的在線監(jiān)測(cè)，該裝置采用石英晶體聲表面波元件作為溫度敏感元件，將其粘貼在待測(cè)部位，由其組成的振蕩回路輸出與溫度有關(guān)的頻率信號(hào)，采用紅外調(diào)制發(fā)射技術(shù)，將高電位處溫度值發(fā)送到低電位處的紅外接受器上。對(duì)提高電氣設(shè)備運(yùn)行可靠性乃至電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性都有一定的實(shí)用價(jià)值[7]。對(duì)于灰體，c=0, 故有a=1b, 在同一溫度下，其發(fā)射率跟吸收率相等，即e =1b。4氣體傳感器定義：能感受氣體(組分、分壓)并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。C、利用電化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器：如定電位電解式、迦伐尼電池式、隔膜離子電極式、固定電解質(zhì)式等。如上右圖所示的陰影部分。檢測(cè)毒氣的傳感器主要有半導(dǎo)體式，電化學(xué)式和電解電池式三種。電化學(xué)式傳感器是目前被廣泛應(yīng)用的檢測(cè)毒氣的傳感器。同時(shí)，它也可以用于環(huán)保行業(yè)的應(yīng)急事故、工業(yè)衛(wèi)生咨詢、公安檢查、防化等等各個(gè)領(lǐng)域。燃料電池是一種通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接把化學(xué)能(氣體或液體燃料)轉(zhuǎn)換成電能，而無(wú)需通過(guò)熱能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換的高效能量轉(zhuǎn)換裝置。但市場(chǎng)上常用的燃料電池型油中氣體在線監(jiān)測(cè)裝置由于受到當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制，也出現(xiàn)了一些問(wèn)