[发明专利]一种用于高压设备的远传谐振型SAW温度传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及温度传感装置技术领域，尤其涉及一种用于高压设备的远传谐振型SAW温度传感装置。

背景技术

近年来，随着技术的进步，高压电力系统引进了各种先进的温度测试设备，包括测温蜡片、光纤测温、红外测温和有源无线测温等方式，然而，这四种方案存在各种隐患和缺点，虽然基于SAW的无源无线温度方案早在上世纪80年代就被提及，但由于其测温距离较短，故一直未能在实际工程中获得应用。

申请号为201120379839.2的实用新型涉及传感器测试技术，具体为一种谐振型SAW温度传感器自动测试系统，其不同在于：所述系统包括计算机、网络分析仪、SAW传感器温度测试平台，SAW传感器温度测试平台包括测试夹具、测试电路及外接端口、匹配电路、风枪；测试电路包括无线读写装置、MCU测控模块，无线读写装置设置有第一天线，测试夹具由测试芯片台及自动压片机构构成；测试芯片台上配置有SAW天线接口，SAW天线接口上安装有与第一天线以无线方式进行通信的第二天线；SAW传感器温度测试平台的外接端口分别通过信号线与网络分析仪、计算机分别连接，网络分析仪与计算机互连。该实用新型具备测试室温下测量SAW温度传感器芯片固有参数和变化温度下SAW温度传感器芯片动态参数的功能。

与此同时，大量在线监测的传感装置被分散应用，其供电技术存在很大的局限性，若采用电池供电，则电池本身在高电压和强电磁环境中存在安全隐患；在有限的电池电量供应前提下，数据实时性较差；定期更换的维护成本巨大；若采用CT感应取电，则感应取电装置体积较大，在狭小的空间内安装困难；安装过程繁琐，时间周期长；母线电流的实时变化造成供电系统出现冲击而损坏，同时变电站复杂的电磁干扰也会直接导致电路工作异常，测温装置易损耗，安全性、可靠性较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于高压设备的远传谐振型SAW温度传感装置，解决传统温度传感器稳定性和准确性差的缺点，且供电安全性、可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于高压设备的远传谐振型SAW温度传感装置，包括供源装置以及分别与其连接的传感单元、远程传输单元；所述供源装置由感应取能装置、整流稳压单元和蓄电池组成；所述传感单元为单端口结构，包括输入输出换能器及两个构成声学谐振腔的反射栅极；所述远程传输单元包括定向增益天线、全向旋转天线与信号采集器。

所述感应取能装置为电场能集能装置，包括平板电容器，所述平板电容器置于交变电场中。

所述整流稳压单元集成一个整流器和一个降压型转换器。

所述定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与所述信号采集器相连

所述信号采集器连接数据处理单元，所述数据处理单元包括DSP芯片，所述数据处理单元将传感单元采集的信号转换成数字信号。

所述电场能集能装置收集环境中产生的高压线路耦合能量并转换为电能，经所述整流稳压单元整流稳压后储存在所述蓄电池中为所述传感单元供电。

本发明采用上述技术方案，首先，传感器基于声表面波技术，其主要组成部件为输入输出换能器及两个构成声学谐振腔的反射栅极，无需使用任何电子元器件，避免了因电子元器件质量及寿命导致装置工作可靠性低的问题。其使用寿命可与被监测设备同寿命。既保障了在线监测装置可持续稳定的对主设备进行状态监测，同时也避免了因在线监测装置可靠性问题对主设备的运行维护产生不良影响。由于这类声表面波传感器实现了无源无线的数据采集和传输方式，无需使用电池，也不需要在高低电位之间连接电缆，因此具有极高的安全性，非常适用于在高压、强电磁环境中工作，尤其是基于声表面波原理的温度传感器，填补现有设备状态参量监测领域的空白。输入输出换能器的核心为叉指换能器，这是一种在压电晶体上激发和检测声表面波（SAW）的声电换能器，是用半导体平面工艺将金属铝沉积在压电基片上，然后用光刻技术将金属薄膜刻成特定尺寸及形状的结构。SAW的反射栅极是实现SAW谐振器的关键器件，SAW基于反射元阵列来构成SAW反射镜，SAW反射栅振有反射沟槽和反射金属条带两种，其中沟槽反射阵性能较好，不过金属反射栅阵最易实现。