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球盟会入口:适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置和方法

日期:2026-04-16 03:13:24     作者:admin     阅读


  

球盟会入口:适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置和方法(图1)

  1.一种适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置,其特征在于,包括:光缆(3)、线)、低温线)、拉曼散射原理的分布式光纤传感设

  所述光缆(3)由多根光纤制成,缠绕在高温超导电缆(2)的表面,并穿过线)同时与拉曼散射原理的分布式光纤传感设备(8)和布里渊散射原理的分布式光纤

  传感设备(9)连接,由光纤传感设备测量得到高温超导电缆(2)的温度与应力分布信息。

  2.根据权利要求1所述的适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置,其特征在于,所

  述低温线)内包括线),所述线)用于绝热,所述低温线)用于容纳高温超导电缆(2)。

  3.根据权利要求1所述的适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置,其特征在于,在

  光缆(3)尾端剥出两根测量光纤(7),分别与拉曼散射原理的分布式光纤传感设备(8)和布

  4.根据权利要求1所述的适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置,其特征在于,通

  过拉曼散射原理的分布式光纤传感设备(8)检测高温超导电缆(2)的温度分布;通过布里渊

  散射原理的分布式光纤传感设备(9)检测高温超导电缆(2)的温度与应力变化信号;

  将拉曼散射原理的分布式光纤传感设备(8)检测到的温度信号对布里渊散射原理的分

  布式光纤传感设备(9)检测到的信号进行补偿,剔除布里渊散射原理的分布式光纤传感设

  5.根据权利要求1所述的适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置,其特征在于,包

  括计算机(10),所述计算机(10)分别与拉曼散射原理的分布式光纤传感设备(8)和布里渊

  散射原理的分布式光纤传感设备(9)连接,用于对采集的信号进行编码,得到温度和应力分

  步骤1:将由多根光纤组成的光缆(3)缠绕在高温超导电缆(2)表面,并将其置于低温线)中,浸没在液氮里;

  尾端剥出两根测量光纤(7),分别与拉曼散射原理的分布式光纤传感设备(8)和布里渊散射

  步骤3:将两根测量光纤(7)采集的信号进行编码,传送到计算机(10),进行温度与应力

  7.根据权利要求6所述的适用于高温超导电缆的温度与应力监测方法,其特征在于,先

  对拉曼散射信号进行解调,得到电缆长度方向的温度分布信号,再将该温度分布信号对布

  8.根据权利要求6所述的适用于高温超导电缆的温度与应力监测方法,其特征在于,所

  述计算机(10)分别与拉曼散射原理的分布式光纤传感设备(8)和布里渊散射原理的分布式

  光纤传感设备(9)连接,用于对采集的信号进行编码,得到温度和应力分布曲线

  相对于低温超导带材,高温超导带材载流量大,临界温度更高,因此广泛应用于电

  力设备、高场磁体、医疗器械等多个领域中,而高温超导电缆是其中一个重要的应用场景。

  高温超导电缆一般由多根超导带材扭绞而成,这就意味着超导带材在成缆过程中会受到一

  定的应力,有可能会在局部范围内造成一定的性能损伤。此外,由于超导电缆所处的电磁环

  境比较复杂,工作过程中还会受到机械应力的作用,使得超导电缆发生局部失超,随着热量

  超信息,而且无法进行失超定位。超导材料从超导态转变为常导态的过程称为失超。因此,

  需要一种可以对超导电缆进行连续性、分布式的失超检测技术,来实时获取超导电缆的运

  行状态信息,及时检测出局部失超信号。分布式光纤传感技术是一种能够解决上述难题的

  方法。在近年来,分布式光纤传感技术逐步应用于高温超导带材的失超检测研究中,来进行

  长距离高温超导带材的失超检测。根据被测光信号的不同,分布式光纤传感技术分为三种

  类型:瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射。其中拉曼散射只测量温度变化;瑞利及布里渊散

  射技术可同时测量温度及应力变化,但两种信号不易解耦,从而给失超检测带来了一定的

  专利文献CN112600173A(申请号:CN2.6)公开了一种高温超导电缆监

  控保护系统及其方法,所述系统包括:监控系统以及与监控系统电连接的测温光纤、告警

  器、保护装置;测温光纤用于测量高温超导电缆的沿线温度,并将测得的沿线温度发送给监

  控系统;监控系统包括数据接收单元、第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元和指令

  生成单元;监控系统沿线温度判断是否切除或告警根据判断结果生成对应的切除指令或告

  警指令,将切除指令下发给保护装置,或将告警指令下发给告警器;告警器用于响应于接收

  到告警指令,进行高温超导电缆失超告警;保护装置用于响应于接收到切除指令,切除高温

  超导电缆。然而该球盟会官方网站专利主要是对超导电缆监测及保护系统的各个模块进行了大致介绍,且

  电缆、光缆、真空光纤贯穿法兰、拉曼散射原理的分布式光纤传感设备和布里渊散射原理的

  兰同时与拉曼散射原理的分布式光纤传感设备和布里渊散射原理的分布式光纤传感设备

  优选的,包括电流引线,所述电流引线置于高温超导电缆两端,所述高温超导电缆

  优选的,包括低温真空恒温器,所述低温真空恒温器内包括真空腔,所述高温超导

  布;通过布里渊散射原理的分布式光纤传感设备检测高温超导电缆的温度与应力变化信

  分布式光纤传感设备检测到的信号进行补偿,剔除布里渊散射原理的分布式光纤传感设备

  包含的温度信号,仅保留应力信号,从而实现高温超导电缆温度和应力信号的解耦,得到独

  布里渊散射原理的分布式光纤传感设备连接,对采集的信号进行编码,得到温度和应力分

  步骤1:将由多根光纤组成的光缆缠绕在高温超导电缆表面,并将其置于低温真空

  步骤2:将光缆穿过低温真空恒温器出口处的光纤真空贯穿法兰,在光缆尾端剥出

  两根测量光纤,分别与拉曼散射原理的分布式光纤传感设备和布里渊散射原理的分布式光

  优选的,先对拉曼散射信号进行解调,得到电缆长度方向的温度分布信号,再将该

  温度分布信号对布里渊散射信号进行补偿,解调出电缆长度方向的应力分布信号。

  布;通过布里渊散射原理的分布式光纤传感设备检测高温超导电缆的温度与应力变化信

  分布式光纤传感设备检测到的信号进行补偿,剔除布里渊散射原理的分布式光纤传感设备

  包含的温度信号,仅保留应力信号,从而实现高温超导电缆温度和应力信号的解耦,得到独

  图中,1‑电流引线‑光纤线‑低温线‑线‑拉曼散射原理的分布式光纤传感设备,9‑布里渊散射原理

  人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术

  人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明

  缆温度和应力分布监测系统。为检测超导电缆的温度和应力信息,至少需要两根光纤。为了

  增强其机械性能,避免光纤断裂,将多根光纤制成光缆3,缠绕在超导电缆2表面。由于超导

  电缆的工作环境为液氮环境,处于真空恒温器中;而分布式光纤传感设备的工作温度为室

  曼散射原理的分布式光纤传感设备8和布里渊散射原理的分布式光纤传感设备9相连接,测

  本发明将利用缠绕在高温超导电缆2表面的光缆3,结合基于拉曼散射和布里渊散

  射原理的分布式光纤传感技术,对高温超导电缆2工作过程中的温度分布和应力分布进行

  检测高温超导电缆2的温度与应力变化信号,且两种信号是耦合在一起的。本发明提出的高

  温超导电缆2温度与应力监测方法中,将拉曼散射技术检测到的温度信号对布里渊散射技

  术检测到的信号进行补偿,剔除其包含的温度信号,仅保留应力信号,从而实现高温超导电

  步骤1:将由2根或更多光纤组成的光缆3缠绕在高温超导电缆2表面,并将其置于

  光缆3相接,再在光缆3尾端剥出两根测量光纤7,分别与基于拉曼散射原理的分布式光纤传

  步骤3:将两根测量光纤7采集的信号进行编码,传送到计算机10;先对拉曼散射信

  号进行解调,得到电缆长度方向的温度分布信号;再将此温度分布信息对布里渊散射信号

  步骤4:计算机10将实时显示高温超导电缆2的温度分布曲线与应力分布曲线]

  在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖

  直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位

  置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须

  统、装置及其各个模块以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的

  系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微

  控制器等的形式来实现相同程序。所以,本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为

  是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结

  构;也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部

  特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影

  响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相