[实用新型]激光污秽传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光污秽传感器，可用于物体表面大气污秽度(盐污和灰污)的自动在线监测。

背景技术

测量高压输电线路绝缘子污秽度的传统方法是将被测试品所在的输电线路或变电站停电，然后，将被测试品表面污秽物全部洗下并溶于一定量的蒸馏水中，测量该溶液的电导率，然后换算成等值污秽度。根椐国家电网公司在2006年底颁布的新企业标准：Q/GDW 152-2006《＜电力系统污区分级与外绝缘选择标准》指出，对污区分布图的划分从单纯考虑盐污度向综合考虑盐污度和灰污度发展，目前，灰污度的测量国内一般采用的是精密天平加烤箱的人工方法，人工操做相当烦锁。总的来说，以上监测盐污度和灰污度的方法费时又费力，而结果又不准确，它需要投入大量的人力和物力，购买各种不同的测量设备，特别是无法对同一绝缘子的积污特性进行长期跟踪监测。测量前还必须对整条输电线路或整座变电站停电，从而带来很大的社会影响。

发明内容

本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，提供一种激光污秽传感器，将本实用新型用于高压输电线路绝缘子表面污秽度的自动在线监测，有效解决传统人工测量存在的不精确等问题，为高压输电线路的设计、维护和安全管理提供重要数椐。

本实用新型的技术方案为：

激光污秽传感器，包括激光器、分光器、二根光纤束、光纤、石英棒、二个光电变换器、四个光连接器，其特征在于：每根光纤束的两端固定连接一光连接器，激光器产生的激光进入分光器，分光器分光一端经一光纤束与石英棒相连，石英棒经另一光纤束与光电变换器相连，分光器分光另一端经一光纤与另一光电变换器相连。

还包括有等效调整器SP，且等效调整器SP安装在石英棒上。

所述的分光器S0由石英晶体制成，分光比为9∶1或5∶1。

所述的石英棒为高纯度的石英棒，其纯度高达99.9999％。

所述的石英棒的直径为4mm，长度为320mm。所述的石英棒的形状为圆弧形，圆弧直径为248mm。

本实用新型的激光器LD产生激光进入分光器S0，分光器S0将光功率按相应的比例分成两部分，大部分光功率经光纤束OF1进入光传感元件石英棒BL，经石英棒传输的光功率由光纤束OF2进入光电变换器PI N1，光电变换器PIN1将光功率变换为电信号S1；小部分光功率进入光电变换器PIN2，光电变换器PIN2将光功率变换为电信号S2。S1是经传感元件的信号为传感信号，S2为参考信号，当激光器工作稳定时，该信号保持不变，因此，比值S1/S2反映传感信号的变化，通过检测和处理传感信号的变化就可以得到污秽度的数值。图中的A1、A2、A3、A4均为光连接器，要求连接损耗尽可能小。

光传感元件BL是激光污秽传感器的核心，它是一根高纯度的石英棒，其纯度高达99.9999％，它的形状和直径大小必须根椐监测对象来确定。用于高压输电线路绝缘子污秽监测的光传感元件为园弧形石英棒，棒直径为4mm，长度为320mm，石英棒形状的设计主要考虑三个方面：(1)石英棒中的光功率传输模式稳定；(2)光在棒中传输时，能有适当的光能沿石英玻璃棒表面大气层传输；(3)石英棒受污秽的状态与绝缘子相似。

根据以上要求，将石英棒设计成圆直径为248mm的圆弧形状，这种形状可以增加单位长度的全反射次数，迅速滤除高次模，使传输模式稳定，可以满足设计要求。

为了使传感元件的传感面积与绝缘子相对应，在石英棒上增设等效调整器SP，它可以调整石英棒的传感面的大小，使其积污状态与绝缘子等效，用于监测绝缘子沉积污秽的光传感器的等效调整器长度为12cm。

激光器LD为GaAs半导体激光器，工作波长为650-850nm，输出光功率为16mw。

二个光电变换器(PIN1、PIN2)为Si-PIN光电二极管，它将光信号变换为电信号，对它的主要要求是量子效率高大于80％，噪声系数小。从结构上讲，要求有大的受光面，圆直径为4mm。

光纤束OF1，OF2它由多根光纤构成，光纤束直径为4mm，光纤排列可采用有序或无序两种方法，在要求高稳定度时，需采用有序排列方法.光纤束的功能是光功率耦合，OF1将LD发射的光功率耦合到石英棒；OF2将经石英棒传输的光功率耦合到PIN1，对它的要求是传输损耗小，便于连接。

分光器S0它由石英晶体制成，分光比为9∶1或5∶1，要求S0工作稳定，光损耗小，体积小便于安装使用。