[发明专利]一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置

权利要求书

1.一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于：包括激光器，激光扩束器，二向分色镜，空间滤波器，耦合器，纳米级孔洞修饰的kagome带隙型光子晶体光纤，光谱仪；

激光由所述激光器发出，经所述激光扩束器放大，经过所述二向分色镜后，由所述耦合器将激光耦合到所述纳米级孔洞修饰的kagome带隙型光子晶体光纤中，所述纳米级孔洞修饰的kagome带隙型光子晶体光纤放置于变压器油中，所述kagome带隙型光子晶体光纤传导的由故障气体产生的拉曼散射光和激光信号返回到所述二向分色镜，再通过所述空间滤波器，最终所述故障气体产生的有效斯托克斯拉曼散射光的增强信号被所述光谱仪的CCD采集，其余光信号被滤除；

其中，所述kagome带隙型光子晶体光纤的一端与所述耦合器直接连接，且其钻孔区域的长度不少于光纤长度的五分之一，不超过光纤长度的二分之一，其钻孔部分位于所述变压器油中，通过毛细效应实现所述变压器中的油气分离从而获得检测气体；

在所述纳米级孔洞修饰的kagome带隙型光子晶体光纤的纤芯周围增加一层硅环，其厚度为0.2um-0.4um之间，所述光纤表面孔洞直径≤0.7nm。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述纳米级孔洞修饰的kagome带隙型光子晶体光纤的中心波长在500-600nm之间。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述纳米级孔洞修饰的kagome带隙型光子晶体光纤的钻孔方式为在光纤径向上从八个等分点角度钻入，孔洞从光纤表面延伸至纤芯，在轴向上保持钻孔点保持在一个直线上。

4.根据权利要求3所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述光纤长1m，允许出现大于90度的弯曲，钻孔间距为0.1-1.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述激光器为产生波长532nm的单一频率单模横模激光的固体激光器。

6.根据权利要求1所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述激光器连续输出功率400mW，频率3MHz，噪音低小于0.25％rms，光束直径在1-3mm范围内。

7.根据权利要求1所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述激光扩束器将小口径激光光束扩大为大口径准直光束，激光扩束器扩束倍率为1-3倍，最大扩束直径为6.0mm。

8.根据权利要求1所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述耦合器采用长工作距离的物镜，物镜的倍率在10-30，工作距离10-50mm，焦距5-25mm。

9.根据权利要求1所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述耦合器由显微物镜组成。

10.根据权利要求1所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，还包括高通滤镜，其设置于二向分色镜和空间滤波器之间，波长大于532nm。

11.根据权利要求1所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述空间滤波器包括两片消色透镜和一个针孔装置，所述两片消色透镜分别为准直透镜和聚焦透镜。

12.根据权利要求11所述的一种基于光纤增强的变压器油中故障气体在线监测装置，其特征在于，所述针孔装置直径范围为10-50μm，所述两片消色透镜的焦距范围在10-25mm。