[发明专利]一种光纤光栅三维拉力传感器

说明书

本发明公开了一种光纤光栅三维拉力传感器，包括框体，框体包括至少两个横梁和至少两个纵梁，纵梁之间平行设有加载端以加载拉力；每个横梁与加载端的连接处设置有传感器组；每个横梁和纵梁的外侧分别设置有传感器组；横梁中的一组传感器组包括两个应变传感器，其余各组传感器组包括应力传感器和温度传感器。本发明提供的光纤光栅三维拉力传感器可以在变电站高电压情况下对套管进行三维拉力监测，并且利用较少数量的压力传感器，且测量数据准确。

技术领域

本发明涉及电力光纤传感技术领域，具体为一种光纤光栅三维拉 力传感器。

背景技术

金具是送电线广泛使用的铁制或铝制金属附件，大部分金具在运 行中需要承受较大的拉力，有的还要同时保证电气方面接触良好。特 高压变电站变压器套管端部接线金具由于设计不合理、套管端部接线 柱盖板强度不足、密封设计存在薄弱环节等问题，导致套管顶部接线 柱的横向受力超过设计值，长期作用下导致套管端部变形后密封失效 后进水，最终导致主变发生匝间短路故障。为了分析套管端部接线金 具受力情况，目前主要采用仿真分析的方法，但仿真分析需设定多个 假设条件，不能充分反映实际受力情况，并且不能得到实验数据验证， 指导改造存在较大风险，因而需要开展实物试验，为优化设计提供依 据。由于套管端部接线金具形状特殊，目前未有很好的测试方法及装 置，大多是直接人工操作使用传感器进行检测，因此开展实物应力试 验困难，无法实时采集拉力信息。

申请号为201620904210.8的实用新型公开了一种变压器高压套 端部羊角型金具三维拉力传感器，框体包括上横梁、下横梁、左横梁 和右横梁，所述框体的上横梁和下横梁均在水平方向设置三个孔，所 述框体中部设置有中横梁，所述中横梁在水平方向设置三个孔，所述 上横梁、中横梁和下横梁的孔在竖直方向对应；所述上横梁、下横梁、 左横梁、右横梁及连接部均设有拉力传感器。使用该三维拉力传感器， 使用范围为在应变片上使用，且只能在断电情况下使用，不能连续检 测；进一步地，该三维拉力传感器使用的拉力传感器数量较多，结构 复杂。申请号为201620904371.7实用新型公布了一种变压器高压套 管端部一字型金具三维拉力传感器，包括框体结构、应变传感器布置 位置、电源，在框体四周孔洞里布置应变片实现对变电站变压器套管 的三维拉力测试。该实用新型采用的是应变传感器，无法克服应变传 感器的缺点，不能在实际的变电站运行环境中进行长时间持续稳定的 测量，且使用的应变片数量较多，布置繁琐，还是无法对变电站变压 器套管的实际工作条件下的三维拉力进行测试。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种光纤光栅三维拉力传感器，以至 少解决现有技术存在的部分缺陷。

本发明一个进一步的目的是光纤光栅三维拉力传感器适用范围 广。

本发明另一个进一步的目的是光纤光栅三维拉力传感器使用传 感器数量少，测量精准。

特别地，本发明提供了一种光纤光栅三维拉力传感器，包括框体， 框体包括至少两个横梁和至少两个纵梁，

纵梁之间平行设有加载端以加载拉力；

每个横梁与加载端的连接处设置有传感器组；

每个横梁和纵梁的外侧分别设置有传感器组；

横梁中的一组传感器组包括两个应变传感器，其余各组传感器组 包括应力传感器和温度传感器。

优选地，每个传感器组中的传感器沿框体中加载端所在的一端至 另一端的纵向剖线的方向上布置；

应力传感器设置于靠近加载端的一侧；

温度传感器设置于背离加载端的另一侧。

优选地，加载端上开有多个加载孔以加载应力。

优选地，加载端与两侧的纵向横梁之间分别设有固定端。