作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2021/7/8 18:32:05
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光纤光栅技术首次应用于特高压杆塔真型试验

 

近日,一种新型光纤传感器首次在中国电力科学研究院有限公司霸州特高压杆塔试验基地进行应变测试应用。

本次测试的光纤传感器采用光纤光栅技术(Fiber Bragg Grating,该应变传感器通过特殊的内部封装机制消除了温度场的影响,无需额外的温度补偿。每条测试数据线上均串联了10个及以上的光纤传感器,即每条数据线均测量了10个及以上的应变测点。而通常采用的黏贴应变片的方法,一条数据线只能对应一个测点,串联的光纤传感器无疑将减少数据线的数量。本次测试共采用了4条数据线,由上至下分别布置于塔身4个方向的主材上,最后数据线连接于光电同步解调设备,并用数据采集软件进行实时采集。传感器基座采用焊接的连接方式固定在测点处,安装测试过程比较顺利,试验结果显示相同测点的试验结果与传统方法相比误差只有几十个微应变,应用效果良好。

一直以来,中国电力科学研究院有限公司输变电工程研究所(以下简称输变电工程所)对新型测量方法非常重视。对目前现有的应变测量方法进行了详细地了解,包括传统的应变片电测法、数字图形相关法和光纤测试法。传统的应变片测量法有成本低、操作方便的优点,但是会受到环境电磁噪声的干扰。数字图形相关法对现场的环境特别是光照以及被测物体的复杂程度非常敏感,对室外进行的真型试验受限较多。而光纤测试技术较为成熟,特别是抗电磁干扰表现优异,并且光纤光栅传感器可以串联使用,这将大大减少数据线的数量。因此,光纤测试法脱颖而出。

据悉,本次测试是由输变电工程所与大连理工大学、东北电力设计院合作完成。该低温敏光纤光栅应变传感器由大连理工大学自行开发。

不过,据输变电工程所高级工程师耿景都介绍,该光纤光栅传感器在使用时还需注意以下几点:第一,光纤传感器的量程会影响传感器串联的数量。随着量程扩大,同一条数据线上能串联的传感器数量会降低。第二,传感器的布置有局限。光纤传感器具有一定的长度和宽度,一般布置在角钢某肢中间的位置,目前在主材上的应用良好。第三,与传统的传感器相比,目前的光纤传感器产品造价较高。

总之,光纤光栅技术在抗电磁干扰以及可串联的特性上具有明显优势,应用光纤光栅技术进行测量具有很好的发展前景,值得继续探索,这也为新测量技术的研究提供了新的思路。

 
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