基于光纤的测试系统、油囊测漏及鉴别介质种类的方法
阅读说明：本技术 基于光纤的测试系统、油囊测漏及鉴别介质种类的方法 (Optical fiber-based test system, oil bag leakage detection method and medium type identification method ) 是由 樊维涛 康利军 向辰 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于光纤检测系统及方法,为解决目前通过在变压器内设置压电式压力传感器检测油囊状态的方法,会提高变压器产品故障率的技术问题,提供一种基于光纤的测试系统、油囊测漏及鉴别介质种类的方法。测试系统包括控制模块、发光模块、接收模块、开关模块和光纤探头,光纤探头安装在待测部件内,接收模块用于接收光纤探头实时的光强信号,并发送至控制模块,控制模块用于控制发光模块向光纤探头输送光信号,并实时对接收的光强信号和预设光强标准信号进行对比,控制开关模块的开合,开关模块用于与外部报警设备相连。油囊测漏及鉴别介质种类的方法,根据控制模块接收的光强信号和预设光强标准信号对比结果进行判断。(The invention belongs to an optical fiber detection system and method, and provides a test system based on an optical fiber, an oil bag leakage detection method and a medium type identification method, aiming at solving the technical problem that the fault rate of a transformer product can be improved by the existing method for detecting the state of the oil bag by arranging a piezoelectric pressure sensor in the transformer. The test system comprises a control module, a light emitting module, a receiving module, a switch module and an optical fiber probe, wherein the optical fiber probe is installed in a part to be tested, the receiving module is used for receiving a real-time light intensity signal of the optical fiber probe and sending the light intensity signal to the control module, the control module is used for controlling the light emitting module to convey the light signal to the optical fiber probe and comparing the received light intensity signal with a preset light intensity standard signal in real time, the switch module is controlled to be opened and closed, and the switch module is used for being connected with external alarm equipment. The method for detecting leakage of the oil bag and identifying the type of the medium judges according to the comparison result of the light intensity signal received by the control module and a preset light intensity standard signal.)
技术领域
本发明属于光纤检测系统及方法，具体涉及一种基于光纤的测试系统、油囊测漏方法及鉴别介质种类的方法。
背景技术
在工业场合内，大型油浸式变压器应用广泛，特别是在变压器内部，油囊的安全直接影响变压器的安全稳定运行，因此，需要对变压器油囊状态进行在线实时检测。目前，一般采用压电式压力传感器对变压器油囊状态进行在线实时检测，若油囊存在泄漏，则会触碰到压电式压力传感器，并发出报警信号。但是，变压器内部电磁环境复杂，安装压电式压力传感器后会提高产品故障率。
发明内容
本发明为解决目前通过在变压器内设置压电式压力传感器检测油囊状态的方法，会提高变压器产品故障率的技术问题，提供一种基于光纤的测试系统、油囊测漏方法及鉴别介质种类的方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于光纤的测试系统，其特殊之处在于，包括控制模块、发光模块、接收模块、开关模块和光纤探头；
所述光纤探头，安装在待测部件内，用于实时采集发光模块发出的光强信号；
所述接收模块，用于接收光纤探头采集的光强信号，并发送至控制模块；
所述控制模块，用于控制发光模块向光纤探头输送光信号，使光纤探头的测试端按照预设亮度发光，并实时对接收的光强信号和预设光强标准信号进行对比，根据对比结果，控制开关模块的开合；
所述开关模块，用于与外部报警设备相连，通过其开合控制外部报警设备的工作状态。
进一步地，还包括与控制模块相连的指示灯；
所述控制模块根据接收的光强信号和预设光强标准信号的对比结果，控制指示灯的亮灭。
进一步地，还包括与控制模块相连的通信模块；
所述通信模块，用于将所述控制模块接收的光强信号和预设光强标准信号的对比结果，发送至系统外部。
进一步地，所述通信模块设置有隔离电源；
所述通信模块与系统外部之间设置有通信保护模块，用于对通信模块与系统外部之间的通信进行保护。
进一步地，还包括设置在所述接收模块和所述控制模块之间的放大模块；
所述放大模块，用于对接收模块接收的光强信号进行放大，并在放大后发送至控制模块。
进一步地，所述放大模块外部设置有屏蔽罩。
进一步地，所述放大模块外部设置的屏蔽罩内放置有干燥剂。
本发明还提供了一种油囊测漏方法，基于上述基于光纤的测试系统，其特殊之处在于，包括以下步骤：
S1，将所述光纤探头固定在油囊内；
S2，根据检测要求，控制模块控制发光模块向光纤探头输送光强信号；
S3，所述光纤探头实时采集光强信号，并通过接收模块实时向控制模块发送光强信号；
S4，所述控制模块将经步骤S3接收的光强信号与预设光强标准信号进行对比，若低于预设光强标准信号，则油囊发生泄漏，控制模块控制开关模块闭合，外部报警设备启动工作，否则，控制模块控制开关模块处于打开状态。
另外，本发明还提供了一种鉴别介质种类的方法，基于上述基于光纤的测试系统，用于对多种介质独立共存体系进行检测，其特殊之处在于，包括以下步骤：
S1，将所述光纤探头的检测端安装于多种介质共存体系中；
S2，控制模块控制发光模块向光纤探头输送光信号，移动光纤探头，使其分别经过各种介质；
S3，所述光纤探头采集经过各种介质时的光强信号，并通过接收模块向控制模块发送光强信号；
S4，所述控制模块将经步骤S3接收的光强信号与各种介质的固有光强信号进行对比，根据对比结果确认光纤探头检测端所处位置介质的种类。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明基于光纤的测试系统，通过控制模块能够控制发光模块输送的光信号，进而控制光纤探头的发光情况，经光纤探头的检测端，由于不同介质本身的折射率存在差异，可根据接收到光纤探头返回的光强信号，确定是否出现泄漏，还可用来确定光纤探头检测到的是何种介质。本发明测试系统整体框架紧凑简单，能够有效通过该系统进行泄漏检测，还可通过控制模块直接控制开关模块的开合，进而直接控制外部报警设备是否工作，实现安全监控的自动化检测。
2.本发明的测试系统还包括指示灯，能够使外部人员实时知晓测试系统的测试状态，进而采取相应措施。
3.本发明的测漏系统还包括通信模块，使本发明测试系统的测试结果能够通过通信模块被传输至系统外部，方便相应的工作人员及时监控。
4.本发明的通信模块设置有隔离电源，能够提高通信可靠性。
5.本发明的接收模块和控制模块之间还设置有放大模块，能够对光纤探头返回的光强信号有效放大，提高控制模块的判断准确性。
6.本发明的放大模块外部还设置有屏蔽罩，能够有效提高系统的抗干扰性，若在屏蔽罩内放置干燥剂，能够更进一步提高系统的可靠性。
7.本发明油囊测漏方法，基于上述测试系统，将光纤探头固定在油囊内，能够有效测试油囊的泄露情况。
8.本发明鉴别介质种类的方法，同样基于上述测漏系统，测试时，将光纤探头的测试端移动至相应介质区域，根据该区域内介质的固有折射率，能够有效确定介质种类，操作方法简便。
附图说明
图1为本发明基于光纤的测试系统实施例的结构示意图。
图2为采用本发明基于光纤的测试系统鉴别不同介质种类的示意图。
其中，1-控制模块、2-发光模块、201-LD发射光源、202-LD控制电路、3-接收模块、4-开关模块、401-继电器控制电路、402-继电器、5-指示灯、6-光纤探头、7-通信模块、8-放大模块、9-电源模块、10-通信模块保护电路、11-光纤分路器。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。
本发明提供了一种基于光纤的测试系统，基于不同介质本身的折射率不同，光纤在不同介质中反射回光强度不同，使用相应电路对该光纤回光强度进行处理，单片机程序进行分析，判断光纤探头的状态，继而控制指示灯闪烁，控制继电器进行报警，使用通信模块进行交互。
如图1是本发明一种基于光纤的测试系统的一个实施例，包括控制模块1、发光模块2、接收模块3、开关模块4、指示灯5、光纤探头6、通信模块7，其中，光纤探头6可以安装在待测部件内，接收模块3用于接收光纤探头6实时的光强信号，并发送至控制模块1，控制模块1和接收模块3之间设置有放大模块8，对接收模块3接收的光强信号进行放大，便于控制模块1更好的进行识别判断，提高测试精度，放大模块8可采用高精度、低噪声的放大电路。控制模块1用于控制发光模块2向光纤探头6输送光信号，并实时对接收的光强信号和预设光强标准信号进行对比，根据对比结果，控制开关模块4的开合，开关模块4与外部报警设备相连，通过其开合控制外部报警设备的工作状态，开关模块4可直接采用继电器控制电路401控制继电器402的开关，同时，控制模块1根据接收的光强信号和预设光强标准信号的对比结果，控制指示灯5的亮灭，可根据指示灯5的亮灭指示，知晓测试情况。实际使用时，除光纤探头6外，其他部件均可置于一个控制柜内，光纤探头6通过紧固螺丝进行固定，光纤探头6的尾部设置于控制柜内，使用方便且便于安装设置，控制柜内的各部件可进行合理规范的布局设计，提高产品的内部电磁兼容，整个系统不会因为潮湿或淋水等原因造成内部电子器件损坏；外界的电磁干扰对光纤内部的光传输无影响。通信模块7与控制模块7相连，能够将控制模块1接收的光强信号和预设光强标准信号的对比结果，发送至系统外部，便于工作人员对测试情况进行监控。电源模块9为整个系统供电。发光模块2包括LD发射光源201和LD控制电路202，控制模块1向LD控制电路202发送控制信号，控制LD发射光源201发光，向光纤探头6输送光信号，光纤探头6返回的光信号经光纤分路器11后进入接收模块，LD控制电路202可以增加脉冲信号进行开关控制，保障光源可长期稳定工作，LD发射光源201可使用高精度及高稳定性光源，必要时还可增加恒温设计。
另外，为了进一步提高产品的抗干扰性，可为放大模块8设计屏蔽罩进行屏蔽保护，必要时还可增加干燥剂等除湿产品。为了进一步提高产品的通信可靠性，还可为通信模块7增加隔离电源，使用隔离性485芯片进行通信，增加通信保护模块10对通信过程进行防静电保护。
采用本发明的测试系统进行油囊测漏时，将光纤探头6放入油囊内部，通过固定螺丝锁紧固定，通过电源模块9为整个系统供电。根据检测要求，控制模块1控制发光模块2向光纤探头6输送光信号，光纤探头6通过接收模块3实时向控制模块1发送光强信号，控制模块1将经接收的光强信号与预设光强标准信号进行对比，若低于预设光强标准信号，则油囊发生泄漏，如在不泄露时，光纤探头6探测的介质始终为空气，发生泄漏时，则会探测到油介质，光强信号会降低，控制模块1控制开关模块4闭合，外部报警设备启动工作报警，工作人员可及时检查，同时，还可根据指示灯5的情况进行判断，否则，控制模块1控制开关模块4处于打开状态，整个测试系统安全高效，有效规避了危害的发生。
另外，采用本发明的测试系统，还能够检测某些无法直接观测产品或环境内气体、液体分布存储状态的情况，及时有效的分析出产品内部的气体、液体布局环境。基于介质本身的折射率，光纤探头6在不同介质中反射回光强度不同，对该光强进行处理分析，得出测试探头在该位置的介质环境。
如图2所示，有四种介质，介质D为气体，介质A、介质B和介质C分别为三种不同的液体，将光纤探头6置于容器内，控制模块1控制发光模块2向光纤探头6输送光信号，移动光纤探头6，使其分别经过4种介质，光纤探头6通过接收模块3向控制模块1发送光强信号，控制模块1将接收的光强信号与光经4种介质反射的标准光强信号进行对比，根据对比结果确认光纤探头6检测端所处位置介质的种类，如介质D输出5V信号，介质C输出3V信号，介质B输出0.1V信号，介质A输出0.05V信号，进而能够进行区别。
可采用该方法进行气、水、油等三种状态的测试及区分，根据介质本身的折射率，光纤在不同介质中反射回光强度不同，得到该处环境的介质特性。即满足一次测量，快速辨别气体、液体的分布存储状态，及时的发现产品中存在故障或隐患，亦或者管道油罐中储备状态，将故障消灭在未发生或者发生初始状态，可有效降低故障发生的概率，减小经济损失。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。
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