本實用新型涉及電機測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電機流體場與溫度場一體化測量裝置。

背景技術(shù)：

電機工作時，內(nèi)部溫度會升高，使其絕緣材料加速老化，導致效率降低，嚴重的可引起電機故障。溫度和風壓風速等參數(shù)是電機工作時的重要參數(shù)，在電機的設(shè)計、研究、測試和運行等多個環(huán)節(jié)中都需要測量其溫度和風壓風速。電機溫度和風壓風速測量對優(yōu)化設(shè)計、提高性能具有十分重要的意義。

目前，國內(nèi)研究機構(gòu)對電機溫度測量提出了一些方法，主要有上海交通大學電力學院的張鎮(zhèn)翰、海軍工程大學艦船綜合電力技術(shù)國防科技重點實驗室的易新強等人，采用Pt100熱敏電阻實現(xiàn)電機溫度測量；上述方法無論是直接測量還是間接測量都是采用的電測法，容易受電機內(nèi)部強電磁環(huán)境的干擾，測量精度不高。

福建水口發(fā)電集團有限公司的吳藝輝等人，采用高速、高精度的紅外測溫傳感器實現(xiàn)發(fā)電機的溫度測量。但是，由于紅外探頭的尺寸較大，所以無法應(yīng)用于中小型電機。另外，紅外溫度探測器的工作溫度范圍一般都小于60℃，無法長期工作于具有較高溫度的電機內(nèi)部。

對于電機流體場測試，重慶大學的任松和浙江大學的丁力建立了電機局部通風散熱試驗模型，并采用主要由皮托管和壓力傳感器構(gòu)成的測量系統(tǒng)進行測試；東方電氣東方電機有限公司的錢鋒對大功率發(fā)電機建立了通風模型，同樣采用了主要由皮托管和壓力傳感器構(gòu)成的測量系統(tǒng)進行測試。但是，這些模擬軍不是針對真實電機進行的流體場測試，僅僅能給出設(shè)計參考，并不能達到實際應(yīng)用。

目前，現(xiàn)有電機具有強電磁干擾、氣隙小、空間狹小、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動等多種特性，針對防爆電機來說，還需要內(nèi)外電信號隔離，傳統(tǒng)的熱敏電阻測溫、紅外測溫等多種方法均無法滿足其測量需求，電機溫度場與流體場測試一直是電機測試的難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種電機流體場與溫度場一體化測量裝置及方法，能夠精準測量電機內(nèi)部的流體場與溫度場參數(shù)。

本實用新型采用的技術(shù)方案為：

一種電機流體場與溫度場一體化測量裝置，包括定子鐵芯、安裝于定子鐵芯內(nèi)的轉(zhuǎn)子和外殼，外殼和定子鐵芯、定子鐵芯和轉(zhuǎn)子之間的間隙形成電機軸向通風道，定子鐵芯內(nèi)的間隙形成電機徑向通風道，還包括多路流體場光纖采集模塊、多路溫度場光纖采集模塊、解調(diào)儀和計算機，多個流體場光纖采集模塊和多個溫度場光纖采集模塊均勻分布在電機軸向通風道和電機徑向通風道內(nèi)，多個流體場光纖采集模塊和多個溫度場光纖采集模塊的信號輸出端連接解調(diào)儀，解調(diào)儀的信號輸出端連接計算機的信號輸入端。

每路流體場光纖采集模塊包括多個壓力光纖光柵傳感器，多個壓力光纖光柵傳感器采用串聯(lián)連接解調(diào)儀或者并聯(lián)后通過光纖耦合器連接解調(diào)儀；每路溫度場光纖采集模塊包括多個溫度光纖光柵傳感器，多個壓力光纖光柵傳感器采用串聯(lián)連接解調(diào)儀或者并聯(lián)后通過光纖耦合器連接解調(diào)儀。

所述的每路流體場光纖采集模塊中包含的每個壓力光纖光柵傳感器的中心頻率不同；每路溫度場光纖采集模塊中包含的每個溫度光纖光柵傳感器的中心頻率不同。

所述的解調(diào)儀采用光纖光柵傳感分析儀。

本實用新型通過在電機的每路電機軸向通風道和每路電機徑向通風道上預設(shè)多個采集點，在每個采集點處安裝一個壓力光纖光柵傳感器和一個溫度光纖光柵傳感器，對采集點進行壓力和溫度的同時采集；壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器將采集到的光信號。發(fā)送到解調(diào)儀的一個通訊通道接口上；解調(diào)儀接收到每路電機軸向通風道或者每路電機徑向通風道上壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器反射回來的光信號，并對信號進行轉(zhuǎn)換、解調(diào)，測量出每個壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器反射光信號的中心頻率，并將測量結(jié)果傳輸給計算。解調(diào)儀再將信息發(fā)送給計算機，計算機通過JPFBGTest測量軟件對光譜進行分析與計算，得到每一個壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器所在位置的溫度和壓力物理量。

附圖說明

圖1為本實用新型的電機流體場與溫度場一體化測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括定子鐵芯2、安裝于定子鐵芯2內(nèi)的轉(zhuǎn)子3和外殼1，外殼1和定子鐵芯2、定子鐵芯2和轉(zhuǎn)子3之間的間隙形成電機軸向通風道Z，定子鐵芯2內(nèi)的間隙形成電機徑向通風道J，還包括多路流體場光纖采集模塊、多路溫度場光纖采集模塊、解調(diào)儀和計算機，多個流體場光纖采集模塊和多個溫度場光纖采集模塊均勻分布在電機軸向通風道Z和電機徑向通風道J內(nèi)，多個流體場光纖采集模塊和多個溫度場光纖采集模塊的信號輸出端連接解調(diào)儀，解調(diào)儀的信號輸出端連接計算機的信號輸入端。

每路流體場光纖采集模塊包括多個壓力光纖光柵傳感器4，多個壓力光纖光柵傳感器4采用串聯(lián)連接解調(diào)儀或者并聯(lián)后通過光纖耦合器6連接解調(diào)儀；每路溫度場光纖采集模塊包括多個溫度光纖光柵傳感器5，多個壓力光纖光柵傳感器4采用串聯(lián)連接解調(diào)儀或者并聯(lián)后通過光纖耦合器6連接解調(diào)儀。

所述的每路流體場光纖采集模塊中包含的每個壓力光纖光柵傳感器4的中心頻率不同；每路溫度場光纖采集模塊中包含的每個溫度光纖光柵傳感器5的中心頻率不同。

所述的解調(diào)儀采用光纖光柵傳感分析儀。

下面結(jié)合附圖說明本實用新型的工作原理：

如圖1所示，本實用新型實施例，光纖光柵溫度傳感器選用玨光琥珀系列光纖光柵傳感器，根據(jù)測試需要，設(shè)定一路串聯(lián)方式的流體場光纖采集模塊和一路串并結(jié)合方式的溫度場光纖采集模塊，選取8個中心頻率不同的溫度光纖光柵傳感器5和8個中心頻率不同的壓力光纖光柵傳感器4，在實際的安排操作中，可以根據(jù)情況設(shè)定預設(shè)點。當選區(qū)并聯(lián)方式的時候，需要通過光纖耦合器將這些光纖光柵傳感器并聯(lián)在一起。解調(diào)儀選用JPHOTONICS-16的16通道光纖光柵傳感分析儀，在計算機上安裝與其配套的JPFBGTest測量軟件。

測量之前，將以串聯(lián)方式連接的8個壓力光纖光柵傳感器4安裝到被測電機定子的預定位置，并通過光纖將其連接后接入解調(diào)儀；并且，將以串并結(jié)合的方式連接的8個溫度光纖光柵傳感器5安裝到被測電機定子的預定位置，并通過纖耦合器與JPHOTONICS-16解調(diào)儀相連。JPHOTONICS-16通過網(wǎng)絡(luò)接口與計算機連接。其中，壓力光纖光柵傳感器4和溫度光纖光柵傳感器5的連接方式多種多樣，不僅僅是本說明書中所指出的連接方式，可以根據(jù)需要，在符合電路連接的情況下，均可采用。實施例中，以串聯(lián)方式連接的每個壓力光纖光柵傳感器4的位置處還應(yīng)該設(shè)有一個溫度光纖采集模塊，同時采集預設(shè)點的壓力和溫度，同樣的，在以串并結(jié)合的方式連接的每個溫度光纖光柵傳感器5的預設(shè)位置處還應(yīng)該設(shè)有一個壓力光纖采集模塊，但是在圖1中并沒有顯示出來。

測量時，JPHOTONICS-16型解調(diào)儀中的寬帶光源發(fā)出光信號，經(jīng)過光纖傳輸，到達16個光纖光柵傳感器。8個流體場光纖光柵傳感器和8個溫度場光纖光柵傳感器接收到信號后，將采集的信號以光信號的形式返回，光信號再沿著原路返回，之后，通過解調(diào)儀內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換模塊將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過數(shù)據(jù)采集模塊將信號采集到解調(diào)儀內(nèi)部的中央處理系統(tǒng)中，并對信號進行解調(diào)，測量出每個傳感器反射光信號的中心頻率，并將測量結(jié)果傳輸給計算機。解調(diào)儀的解析過程屬于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，在此不再贅述。

光纖光柵傳感器的中心頻率對溫度、壓力等參數(shù)敏感，即溫度、壓力等參數(shù)變化能夠引起光纖光柵傳感器中心頻率的變化，通過JPHOTONICS-16型解調(diào)儀測量光纖光柵傳感器反射光的中心頻率，并將測量結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)接口傳輸給外部計算機，外部的計算機通過JPFBGTest測量軟件計算，將中心頻率變化量轉(zhuǎn)換為溫度和風壓風速等參數(shù)，就可以得到光纖光柵傳感器所處位置的溫度和風壓風速。在本實施例中，因為每路選用的8個光纖光柵傳感器的中心頻率不同，所以每路中的光纖光柵傳感器相互之間光譜測量互不影響，JPHOTONICS-16型解調(diào)儀采用波分復用的方法，分別測量8個光纖光柵傳感器的頻譜變化，結(jié)合計算機JPFBGTest測量軟件，就可以分別測量電機上8個點的溫度或風壓風速，實現(xiàn)電機工作狀態(tài)的多點流體場與溫度場測量。JPFBGTest測量技術(shù)屬于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，并不受本實用新型的保護，在此不再贅述。