FBG 센서 멀티플렉싱을 사용하여 전기 코일의 소간 핫스팟 모니터링에 분산된 설계, 계측 및 사용 프로토콜

전기 코일 내의 열 핫스팟을 모니터링하는 것은 장치 상태, 남은 수명 및 설계 한계에 대한 근접성을 훨씬 더 잘 이해할 수 있기 때문에 전력 전도 영역에서 매우 중요합니다. 모터 기법은 광섬유 감지에 의한 멀티플렉스 전자기 면역 및 전력의 적용을 기반으로 전기 코일 구조 내에서 열 핫스팟을 원점 모니터링할 수 있게 합니다. 이 비디오에 설명된 고급 FPG 감지 성능은 독특하며 활성 열 커플이나 저항 기반 열 추정 기술의 적용과 같은 기존 센서의 적용과 크게 유사할 수 없습니다.

FBG 센서는 본질적으로 열 및 기계적 여기에 반응하며 깨지기 쉽습니다. 따라서 전기 코일 구조로 가까운 열 감지를 위한 응용 분야에는 이 프로토콜에 설명된 특수 절차가 필요합니다. 먼저 대상 코일 구조와 심문 시스템 기능을 기반으로 센서 설계 및 사양을 식별합니다.

여기에 표시된 테스트 코일은 전기 기계 코일의 전형적인 표준 IEEE 클래스 H 모터렛입니다. 감지 화면을 설계할 때 광 감지 섬유가 상처 코일 감지 응용 분야의 일반적인 열 및 기계 환경에서 작동하도록 보장합니다. 표준 굽힘 민감성 폴리아미드 단일 모드 섬유를 사용하면 센서가 섭씨 200도를 초과하는 온도에서 작동할 수 있으며 원하는 코일 형상을 준수하도록 구부릴 수 있는 기계적 특성을 갖습니다.

이 응용 프로그램에서는 4개의 테스트 코일 단면 센터 위치에 4개의 열 감지 점을 설치해야 합니다. 개별 감지 위치는 전기 기계에 대한 잠재 열 모니터링 표준에 따라 식별됩니다. 감지 헤드 사이의 거리는 코일 형상과 선택한 감지 위치를 기반으로 합니다.

다음으로, 개별 FBG 헤드의 길이5밀리미터로 지정하고 1529~1560나노미터의 대역폭에 간격이 있는 서로 다른 파장으로 채점하여 사용되는 상용 인터로게이터 등급과 일치하고 이동된 파장 간섭을 방지한다. 여기서 전체 섬유 길이는 1.5미터로 지정됩니다. 초기 1.2 미터는 테플론에 포장되어 외부 심문기 장치에 연결할 수 있습니다.

3미터의 추가 길이에는 포장되지 않은 4개의 감지 헤드가 포함되어 있습니다. 이 비디오에 표시된 것은 상업적으로 제조된 지정된 어레이 센서입니다. 먼저 FC/APC 커넥터 야성에서 보호 캡을 제거합니다.

그런 다음 광학 커넥터 클리너로 부드럽게 닦아 커넥터 끝 면을 청소합니다. 그런 다음 키웨이가 올바르게 정렬되어 있는지 확인하고 정리된 FBG 프로브 커넥터를 인터로게이터 채널 커넥터에 연결합니다. 심문관을 켜고 구성 소프트웨어를 실행합니다.

계측기 설정 탭에서 FBG 어레이 프로브에서 반사된 파장 스펙트럼을 관찰합니다. 관련 채널 스펙트럼에서 4개의 피크를 관찰해야 합니다. 소프트웨어에서 샘플링 주파수를 10 Hertz로 설정하고 FBG 사이의 스펙트럼 경계를 설정하여 측정 간섭을 방지합니다.

그런 다음, 측정 설정에서 FBG 헤드를 FBG-1, FBG-2, FBG-3 및 FBG-4로 지칭한다. 이 단계에서 그래픽으로 표시할 수량의 유형으로 파장을 선택합니다. FBG 헤드가 어레이 섬유에 각인된 감지 영역을 픽 모세관을 사용하여 적절하게 포장합니다.

이것은 유리 섬유를 보호하고 감지 헤드가 기계적 흥분으로부터 격리되도록하고 독점적으로 열 흥분 반응 센서를 생성합니다. 섬유 삽입을 허용하고 모세관 조인트를 들여다 테플론을 커버하기 위해 몇 가지 추가 센티미터로 대상 코일 구조의 길이에 적절한 상용 픽 튜브를 잘라. 다음으로, FBG 어레이와 픽 모세관을 주의 깊게 측정하여 픽 모세관의 외부 표면의 감지 위치를 정확하게 식별합니다.

이를 통해 모터렛 테스트 코일 내의 대상 위치에 FBG 감지 헤드를 배치할 수 있습니다. 그런 다음, 나중에 사용하기 위해 적절한 크기의 수축 튜브를 준비합니다. 섬유 감지 영역을 픽 모세관에 삽입하고 캡톤 테이프를 사용하여 픽과 테프론 연결을 유지합니다.

포장된 FBG 어레이 센서를 열 챔버에 삽입하여 분리하여 파장 지점 대비 이산 온도를 추출합니다. FBG 어레이 감지 영역은 코일 형상을 기반으로 형성됩니다. 그런 다음 등급이 매겨진 광섬유를 인터로게이터에 연결하고 미리 구성된 인터로게이터 소프트웨어 루틴을 시작합니다.

열 정상 상태 점의 순서로 오븐을 작동, 배열에서 각 개별 FBG의 측정 반사 파장에서 테이블을 만들. 모든 일정한 온도에 대해 챔버에 에뮬레이트하십시오. 그런 다음 기록된 이동 파장을 사용하여 온도 측정을 사용하여 각 FBG에 대해 최적의 온도 파장 시프트 피팅 곡선과 계수를 결정합니다.

FBG 어레이에서 온라인 온도 측정을 가능하게 하기 위해 인터로게이터 소프트웨어의 관련 설정에 계산된 계수를 입력합니다. 첫째, 모터렛 랜덤 상처 코일을 구축하고 계측합니다. 이를 위해 선택한 클래스 H 에나멜 구리 와이어 릴을 와인더 장치에 설정하고 코일의 절반은 저속으로 회전합니다.

그런 다음, 캡톤 테이프를 사용하여 코일 의 중앙에 준비 된 엿보 모세관을 맞춥니다. 제대로 배치되면, 코일의 나머지 회전을 감습니다. 완성된 코일을 모터렛 프레임에 넣습니다.

다음으로, 모터렛 코일과 권선을 묶습니다. FBG 어레이가 인터로게이터에 연결되어 있는 상황에서 테플론의 끝 개구부와 픽 모세혈관이 접촉할 때까지 감지 영역 섬유를 픽 모세관에 조심스럽게 삽입합니다. 수축 튜브를 이동하여 모세관 끝을 덮고 원하는 핏이 이루어질 때까지 적절하게 머리를 맞춥시다.

정적 테스트를 시작하려면 모터렛을 DC 전원 공급 장치에 연결하고 DC 전원 공급 장치를 연결하여 모터렛을 DC 전류로 주입합니다. 모터렛 코일 열 평형에 도달할 때까지 측정을 기록합니다. 다음으로 균일하지 않은 열 조건 테스트를 수행합니다.

이 테스트의 경우 먼저 선택한 테스트 코일 섹션을 중심으로 20회전을 포함하는 외부 코일을 바람시다. 외부 코일이 별도의 DC 전원 공급 장치에 연결되어 정적 테스트에 사용되는 동일한 DC 전류로 모터에 활력을 불어넣습니다. 열 평형에 도달하면 열 측정 기록을 시작합니다.

마지막으로, 외부 코일에 DC 전류를 공급하여 테스트 코일에 국소화된 열 여기를 전달하여 균일하지 않은 열 상태를 제공합니다. 열 평형에 도달하면 측정 을 중지합니다. 이 대표적인 정적 열 테스트 동안 4개의 내부 온도 판독값은 해당 코일 위치에서 각각의 어레이 FBG 헤드에 의해 수행되었습니다.

판독값은 섭씨 약 1.5도 미만의 기록된 개별 측정 사이의 약간의 변화와 밀접한 관련이 있습니다. 외부 20회전 코일이 흥분되면 코일 구조 내에서 균일하지 않은 코일 상태를 에뮬레이트하기 위해 코일 내부 온도를 재분배하여 열 측정에서 명확한 변화가 관찰되었다. 감지점과 외부 코일에 가장 근접한 FBG4는 가장 높은 열 수준과 가장 먼 감지 점인 FBG 2를 측정하여 가장 낮은 측정을 했습니다.

관찰된 판독값은 개별 감지 헤드 분포의 변화, 검사된 테스트 코일 형상의 변화와 명확하게 관련이 있습니다. 이는 코일 임베디드 어레이 센서가 무작위 상처 코일에서 열 핫스팟 분포를 모니터링하고 식별함으로써 기능성을 보여줍니다. 이 비디오에서는 FBG 기술학을 사용하는 단일 광섬유가 전기 코일 구조 내에서 열 핫스팟의 분산 측정을 가능하게 하는 방법을 시연했습니다.

이를 달성하는 것은 기존의 센서를 사용하는 데 매우 어려울 것입니다. 정확한 측정을 보장하려면 포장, 설치, 교정 절차에 특별한 주의를 기울이십시오. 열 기계식 FBG 교차 감도를 완화하고 섬유를 보호하며 신뢰할 수 있는 열 판독값을 촬영할 수 있도록 하는 데 필요합니다.

보고된 기술은 기존의 센서가 어려움을 겪고 있는 에너지 변환 장치에서 시투 열 모니터링 애플리케이션에 전담 할 수있는 새로운 기회를 제공합니다.