[发明专利]变压器振动监测方法、系统及微球传感器制备方法

权利要求书

1.一种基于微球传感器的变压器振动监测方法，其特征在于，包括：

确定位于变压器内部的光纤振动传感器，所述光纤振动传感器包括光纤本体和设置在所述光纤本体的末端面的微球传感器；

向所述光纤本体首端发射第一光信号，以使所述第一光信号通过所述光纤本体到达所述微球传感器后，根据所述微球传感器的折射率返回第二光信号；

接收返回的所述第二光信号，并根据所述第二光信号的输出光强，相比于所述微球传感器处于正常状态下的输出光强的变化程度，确定所述变压器对应的振动信号，所述正常状态指的是，所述微球传感器未受到外界振动的影响下的状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二光信号的输出光强，相比于所述微球传感器处于正常状态下的输出光强的变化程度，确定所述变压器对应的振动信号，具体包括：

根据所述第二光信号的输出光强，相比于所述微球传感器处于正常状态下的输出光强的变化程度，确定所述微球传感器对应的折射率；

根据所述折射率，以及所述微球传感器对应的制造参数，确定所述变压器对应的谐振波长，以根据所述谐振波长得到所述微球传感器对应的振动信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述制造参数包括所述微球传感器的尺寸信息和所述微球传感器的模式阶数，且所述谐振波长与所述折射率呈正相关。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述折射率，以及所述微球传感器对应的制造参数，确定所述变压器对应的谐振波长，具体包括：

通过公式得到所述变压器对应的谐振波长，其中，λ_res为谐振波长，n为所述微球传感器的有效折射率，m为正整数，表示所述微球传感器的模式阶数。

5.一种微球传感器的制备方法，其特征在于，制备得到的微球传感器应用在如权利要求1-4中任一项权利要求所述基于微球传感器的变压器振动监测方法中，以用于对变压器进行振动监测，所述微球传感器的制备方法包括：

采用加热融技术将固体材料进行融化，得到胶体材料，所述固体材料具有达到预设要求的透光特性；

将末端面平整且洁净的单模光纤浸入所述胶体材料中，并进行多次垂直提拉；

等待材料固化，直至所述胶体材料在所述末端面上收缩成符合预设尺寸的球形。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述固体材料为PETG，所述加热融技术在加热时的温度为68度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述垂直提拉的提拉速度处于0.150mm/s～0.200mm/s范围内；

所述预设尺寸为直径500μm。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将末端面平整且洁净的单模光纤浸入所述胶体材料中，并进行多次垂直提拉之前，所述方法还包括：

在末端面平整且洁净的单模光纤的所述末端面上覆盖亲和材料，以增强所述末端面的吸附能力。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述亲和材料为不含聚硅氧烷的非离子化合物树脂型材料。

10.一种基于微球传感器的变压器振动监测系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-4中任一项权利要求所述的基于微球传感器的变压器振动监测方法，所述系统包括：

波长解调系统，包括窄带光源、环形器、光电探测器、数据采集放大电路、数据接口和光纤接口，控制所述窄带光源向所述环形器发出第一光信号，以使所述第一光信号通过所述环形器后，通过所述光纤接口进入光纤振动传感器；

所述光纤振动传感器，包括光纤本体和设置在所述光纤本体末端面的微球传感器，所述光纤本体首端通过所述光纤接口与所述波长调节系统连接，所述微球传感器设置在变压器内部，所述光纤本体首端接收所述第一光信号，以使所述第一光信号通过所述光纤本体到达所述微球传感器后，根据所述微球传感器的折射率返回第二光信号；

所述波长调节系统，通过所述环形器接收所述第二光信号后，将所述第二光信号传输至光电探测器，以通过所述光电探测器后，依次通过所述数据采集放大电路和所述数据接口，将所述第二光信号对应的输出光强的数据信号发送至上位机；

所述上位机，根据所述第二光信号的输出光强，相比于所述微球传感器处于正常状态下的输出光强的变化程度，确定所述变压器对应的振动信号，所述正常状态指的是，所述微球传感器未受到外界振动的影响下的状态。