基于光纖電場(chǎng)傳感技術(shù)的人體接近高壓設(shè)備傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于人體接近傳感領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖電場(chǎng)傳感技術(shù)的人體接近高壓設(shè)備傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，特別是大型高壓設(shè)備如高壓傳輸變壓器，高壓電纜等上的高壓電對(duì)人體危害的事件時(shí)常發(fā)生，是一項(xiàng)值得關(guān)注的問(wèn)題。如何防止人體高壓觸電事故的發(fā)生，也是一個(gè)迫切需要解決的研究課題。
[0003]在人體接近傳感方面，傳統(tǒng)的傳感技術(shù)包括有:電磁波反射及吸收技術(shù)、電容感應(yīng)技術(shù)、紅外感應(yīng)，超聲波反射技術(shù)以及光電檢測(cè)技術(shù)，此外還有采用數(shù)字圖像處理等智能檢測(cè)技術(shù)等。雖然這些人體接近傳感技術(shù)在許多領(lǐng)域取得了很好的應(yīng)用成果，但這些技術(shù)都是基于電或電子檢測(cè)方式的，很難在電力系統(tǒng)行業(yè)中得到推廣和應(yīng)用。原因是:在大型高壓設(shè)備附近，經(jīng)常存在著非常強(qiáng)的工頻交變電磁場(chǎng)以及由于頻繁放電所產(chǎn)生的高強(qiáng)度，高頻電磁波噪聲。這些因素會(huì)嚴(yán)重干擾電子器件及設(shè)備的正常工作，使傳統(tǒng)的人體接近傳感裝置的工作可靠性大大降低。
[0004]光纖傳感技術(shù)是采用以光纖作為傳感或傳輸媒介的激光測(cè)量技術(shù)，由于光纖不受上述強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的影響，在電力行業(yè)中，作為一種可替代傳統(tǒng)檢測(cè)方法的新類型傳感技術(shù)，已經(jīng)受到了人們的普遍關(guān)注和接受。在電力行業(yè)中，如果采用基于光纖電場(chǎng)傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)人體高壓設(shè)備接近的傳感裝置，能夠很好地克服傳統(tǒng)傳感技術(shù)和裝置所遇到的，由強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾所帶來(lái)的各種問(wèn)題。進(jìn)一步，由于光纖傳感器為無(wú)電驅(qū)動(dòng)類型，可長(zhǎng)時(shí)間安全可靠地運(yùn)行；通過(guò)光纖連接還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離，多支路安置，構(gòu)成一個(gè)大規(guī)模傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)大面積范圍的人體接近高壓設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明目的是提供一種基于光纖電場(chǎng)傳感技術(shù)的人體接近高壓設(shè)備傳感裝置。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于光纖電場(chǎng)傳感技術(shù)的人體接近高壓設(shè)備傳感裝置，包括至少一個(gè)作為感應(yīng)物的人體、一個(gè)能夠提供電場(chǎng)輻射的高壓設(shè)備、至少一個(gè)光纖電場(chǎng)傳感器、至少一根傳輸光纖和一臺(tái)激光解調(diào)儀；所述光纖電場(chǎng)傳感器通過(guò)傳輸光纖與激光解調(diào)儀相連接；所述光纖電場(chǎng)傳感器設(shè)置于人體與高壓設(shè)備之間，且貼近高壓設(shè)備一側(cè)。
[0007]所述光纖電場(chǎng)傳感器為無(wú)源的全光纖結(jié)構(gòu)或晶體結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)傳感器，能夠感應(yīng)高壓設(shè)備附近的電場(chǎng)，并改變激光解調(diào)儀發(fā)送的探測(cè)激光光束中至少一種光參數(shù)的量值，其中光參數(shù)包括波長(zhǎng)、相位、振幅和偏振態(tài)。
[0008]所述高壓設(shè)備為能向周圍輻射足夠強(qiáng)的交流電場(chǎng)或直流靜電場(chǎng)的工頻交流高壓設(shè)備或直流高壓設(shè)備。
[0009]所述激光解調(diào)儀能夠向光纖電場(chǎng)傳感器發(fā)送探測(cè)激光光束，并在返回激光光束中解調(diào)出光參數(shù)所包含的傳感信息，輸出與電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的解調(diào)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)傳感。
[0010]采用無(wú)電驅(qū)動(dòng)的光纖電場(chǎng)傳感器和激光解調(diào)儀，并將傳感器安裝在所需監(jiān)視的高壓設(shè)備附近對(duì)其周圍電場(chǎng)實(shí)施長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的監(jiān)測(cè)。當(dāng)人體接近該高壓設(shè)備時(shí)，人體作為一個(gè)導(dǎo)電體會(huì)干擾高壓設(shè)備周圍附近的電場(chǎng)分布狀態(tài)，引起局部電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化。通過(guò)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度變化的連續(xù)監(jiān)測(cè)和對(duì)檢測(cè)信號(hào)特征的分析，可獲取人體接近高壓設(shè)備時(shí)的各種具體信息，其中包括相隔間距、接近速度等，實(shí)現(xiàn)傳感目的。
[0011]本發(fā)明的工作原理是:直立在地面上的人體可視為一個(gè)導(dǎo)電體，并具有與地面相同的電勢(shì)，而高壓設(shè)備可為一個(gè)電極。當(dāng)人體接近高壓設(shè)備時(shí)，其相隔間距會(huì)不斷地減少，使高壓設(shè)備與人體之間空間內(nèi)的平均電場(chǎng)不斷增強(qiáng)，并改變了原有電場(chǎng)的分布狀態(tài)。人體越接近高壓設(shè)備，電場(chǎng)強(qiáng)度就會(huì)變得越大。另一方面，當(dāng)人體移動(dòng)速度加快時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的變化就會(huì)加大。因此，可根據(jù)所測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度的平均值大小以及其單位時(shí)間內(nèi)增幅的大小，推算出人體與高壓設(shè)備的相隔間距以及接近時(shí)的平均速度，并根據(jù)預(yù)先所設(shè)定好的安全距離判別標(biāo)準(zhǔn)，決定是否發(fā)出相應(yīng)的危險(xiǎn)警報(bào)。
[0012]在具體實(shí)際應(yīng)用中，可預(yù)先對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量并記錄，用于與隨后的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)值比較，并由此確定具體的安全閾值。另一方面，在具體實(shí)際應(yīng)用中，可在高壓設(shè)備附近不同地方安置多個(gè)光纖電場(chǎng)傳感器，以提高探測(cè)靈敏度和擴(kuò)大探知范圍。在傳感器配置方面，可采用多個(gè)單體式光纖電場(chǎng)傳感器，或采用單根光纖串聯(lián)式光纖電場(chǎng)傳感器組合體，或同時(shí)采用單體式與串聯(lián)式相組合的方式進(jìn)行配置。在多傳感器復(fù)用方面，可采用時(shí)分復(fù)用，或波分復(fù)用，或兩者相結(jié)合的方式構(gòu)建成一個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)中央數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)多路探測(cè)信號(hào)實(shí)施統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積區(qū)域內(nèi)高壓設(shè)備人體接近的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn):
1、光纖電場(chǎng)傳感器為無(wú)電驅(qū)動(dòng)，不受各種強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的影響。
[0014]2、光纖電場(chǎng)傳感器體積小安裝方便；且安裝位置不受距離的限制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳感。
[0015]3、光纖電場(chǎng)傳感器成本低，可靠性高，可長(zhǎng)時(shí)期使用。
[0016]4、可在大面積范圍內(nèi)安置多個(gè)光纖電場(chǎng)傳感器構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)，從而擴(kuò)展探測(cè)范圍。
[0017]5、通過(guò)對(duì)電場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)的分析，可對(duì)人體接近高壓設(shè)備時(shí)的相隔間距與接近速度進(jìn)行估計(jì)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例有關(guān)的當(dāng)無(wú)人體接近高壓設(shè)備時(shí)傳感系統(tǒng)輸出的解調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形圖。
[0020]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例有關(guān)的當(dāng)有人體接近高壓設(shè)備時(shí)傳感系統(tǒng)輸出的解調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，一種基于光纖電場(chǎng)傳感技術(shù)的人體接近