[发明专利]一种光纤温度测量装置的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤温度测量装置的构建方法，具体采用半导体吸收式光纤温度传感器加神经网络逆动态补偿器串联构成光纤温度测量装置，适用于高压电力设备的温度测量，属于温度测量的技术领域。

背景技术

实时温度测量对于保障电力设备安全运行起着至关重要的作用。但是对于高压电力设备特别是万伏以上的电力设备来说，由于高压和强电磁环境的存在，对所使用的温度传感器提出了极高的要求，它要求温度传感器具有良好的绝缘性和抗电磁干扰的能力，同时具有较高的测量精度和较好的动态性能，因此常规的热电阻等传感器无法使用。

考虑到光纤的良好的绝缘性以及光不受工频电磁场影响的特性，因此基于光传输的各种光纤温度传感器，就非常适合在这里使用。在各种光纤温度传感器中，半导体吸收式光纤温度传感器由于结构简单，制造成本低且容易加工，因此最为实用。它利用半导体的光吸收随温度变化而变化的原理，以砷化镓半导体作为敏感元件，以光纤作为传输介质，以红外激光管和光电二极管分别作为光源和光电转换元件构成。由于砷化镓对红外光的吸收程度随着温度升高而增加，透过砷化镓的光强减小，因而通过检测透过砷化镓的光强，即可得到被测点温度的信息。

但是，这种传感器存在测量精度较低，响应滞后时间较长等问题。因此人们对这种传感器作了各种改进，提出了诸如“双光路参考法”，“双光源参考法”等改进方案，取得了一定的成果。由于传感器所采用的玻璃光纤或石英光纤价格较高，而这些改进方案都是从硬件上着手，会使设备非常复杂，并且使制造成本大为增加，不适合在很多常规的电力设备上的应用。而采用本发明的方法构建的光纤温度测量装置(由半导体吸收式光纤温度传感器和它的神经网络逆动态补偿器构成)可以在不增加硬件成本的情况下，通过软件补偿的方法，改善原有的光纤温度传感器的动态性能，提高测量精度。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供适用于高压电力设备，并且具有较好的动态性能和测量精度以及较低的制造成本的一种光纤温度测量装置的构建方法。

技术方案：本发明的光纤温度测量装置，由半导体吸收式光纤温度传感器加神经网络逆动态补偿器串联的方法构建。

半导体吸收式光纤温度传感器由一个红外发射装置，一片半导体砷化镓片，两条多模玻璃光纤(一条入射光纤，一条出射光纤)和一个光电转换装置组成。红外发射装置发出恒定的红外光，进入入射光纤到砷化镓片，并被砷化镓片按照被测点温度u进行强度调制，剩余的光通过出射光纤传输到光电转换装置，转换成相应的光电转换电压y。

半导体吸收式光纤温度传感器的动态方程为f(y,y·,u)=0.]]>根据逆系统理论，可得到逆系统动态补偿器的动态方程为u^=q(y,y·).]]>

其中，u表示被测温度，y表示光电转换电压，表示光电转换电压的导数，表示逆系统动态补偿器的输出，即动态补偿结果，f表示半导体吸收式光纤温度传感器所满足的函数关系，q表示逆系统动态补偿器所满足的函数关系，f和q都是静态的非线性函数。