基于光纖電場傳感技術(shù)的人體接近高壓設備傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于人體接近傳感領域，尤其涉及一種基于光纖電場傳感技術(shù)的人體接近高壓設備傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，特別是大型高壓設備如高壓傳輸變壓器，高壓電纜等上的高壓電對人體危害的事件時常發(fā)生，是一項值得關注的問題。如何防止人體高壓觸電事故的發(fā)生，也是一個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)、電容感應技術(shù)、紅外感應，超聲波反射技術(shù)以及光電檢測技術(shù)，此外還有采用數(shù)字圖像處理等智能檢測技術(shù)等。雖然這些人體接近傳感技術(shù)在許多領域取得了很好的應用成果，但這些技術(shù)都是基于電或電子檢測方式的，很難在電力系統(tǒng)行業(yè)中得到推廣和應用。原因是:在大型高壓設備附近，經(jīng)常存在著非常強的工頻交變電磁場以及由于頻繁放電所產(chǎn)生的高強度，高頻電磁波噪聲。這些因素會嚴重干擾電子器件及設備的正常工作，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量技術(shù)，由于光纖不受上述強電磁場干擾的影響，在電力行業(yè)中，作為一種可替代傳統(tǒng)檢測方法的新類型傳感技術(shù)，已經(jīng)受到了人們的普遍關注和接受。在電力行業(yè)中，如果采用基于光纖電場傳感技術(shù)實現(xiàn)人體高壓設備接近的傳感裝置，能夠很好地克服傳統(tǒng)傳感技術(shù)和裝置所遇到的，由強電磁場干擾所帶來的各種問題。進一步，由于光纖傳感器為無電驅(qū)動類型，可長時間安全可靠地運行；通過光纖連接還可實現(xiàn)遠距離，多支路安置，構(gòu)成一個大規(guī)模傳感網(wǎng)絡，實現(xiàn)大面積范圍的人體接近高壓設備的實時監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(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傳感技術(shù)的人體接近高壓設備傳感裝置。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于光纖電場傳感技術(shù)的人體接近高壓設備傳感裝置，包括至少一個作為感應物的人體、一個能夠提供電場輻射的高壓設備、至少一個光纖電場傳感器、至少一根傳輸光纖和一臺激光解調(diào)儀；所述光纖電場傳感器通過傳輸光纖與激光解調(diào)儀相連接；所述光纖電場傳感器設置于人體與高壓設備之間，且貼近高壓設備一側(cè)。
[0007]所述光纖電場傳感器為無源的全光纖結(jié)構(gòu)或晶體結(jié)構(gòu)的電場傳感器，能夠感應高壓設備附近的電場，并改變激光解調(diào)儀發(fā)送的探測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、相位、振幅和偏振態(tài)。
[0008]所述高壓設備為能向周圍輻射足夠強的交流電場或直流靜電場的工頻交流高壓設備或直流高壓設備。
[0009]所述激光解調(diào)儀能夠向光纖電場傳感器發(fā)送探測激光光束，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，輸出與電場強度相對應的解調(diào)信號，實現(xiàn)電場傳感。
[0010]采用無電驅(qū)動的光纖電場傳感器和激光解調(diào)儀，并將傳感器安裝在所需監(jiān)視的高壓設備附近對其周圍電場實施長時間連續(xù)的監(jiān)測。當人體接近該高壓設備時，人體作為一個導電體會干擾高壓設備周圍附近的電場分布狀態(tài)，引起局部電場強度發(fā)生變化。通過對電場強度變化的連續(xù)監(jiān)測和對檢測信號特征的分析，可獲取人體接近高壓設備時的各種具體信息，其中包括相隔間距、接近速度等，實現(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導電體，并具有與地面相同的電勢，而高壓設備可為一個電極。當人體接近高壓設備時，其相隔間距會不斷地減少，使高壓設備與人體之間空間內(nèi)的平均電場不斷增強，并改變了原有電場的分布狀態(tài)。人體越接近高壓設備，電場強度就會變得越大。另一方面，當人體移動速度加快時，單位時間內(nèi)電場強度的變化就會加大。因此，可根據(jù)所測電場強度的平均值大小以及其單位時間內(nèi)增幅的大小，推算出人體與高壓設備的相隔間距以及接近時的平均速度，并根據(jù)預先所設定好的安全距離判別標準，決定是否發(fā)出相應的危險警報。
[0012]在具體實際應用中，可預先對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的電場強度進行測量并記錄，用于與隨后的測量結(jié)果進行數(shù)值比較，并由此確定具體的安全閾值。另一方面，在具體實際應用中，可在高壓設備附近不同地方安置多個光纖電場傳感器，以提高探測靈敏度和擴大探知范圍。在傳感器配置方面，可采用多個單體式光纖電場傳感器，或采用單根光纖串聯(lián)式光纖電場傳感器組合體，或同時采用單體式與串聯(lián)式相組合的方式進行配置。在多傳感器復用方面，可采用時分復用，或波分復用，或兩者相結(jié)合的方式構(gòu)建成一個傳感網(wǎng)絡，并通過中央數(shù)據(jù)處理裝置對多路探測信號實施統(tǒng)一管理，實現(xiàn)對大面積區(qū)域內(nèi)高壓設備人體接近的實時監(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質(zhì)性特點和顯著的優(yōu)點:
1、光纖電場傳感器為無電驅(qū)動，不受各種強電磁場干擾的影響。
[0014]2、光纖電場傳感器體積小安裝方便；且安裝位置不受距離的限制，可實現(xiàn)遠程傳感。
[0015]3、光纖電場傳感器成本低，可靠性高，可長時期使用。
[0016]4、可在大面積范圍內(nèi)安置多個光纖電場傳感器構(gòu)成傳感網(wǎng)絡，從而擴展探測范圍。
[0017]5、通過對電場檢測信號的分析，可對人體接近高壓設備時的相隔間距與接近速度進行估計。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明一實施例有關的當無人體接近高壓設備時傳感系統(tǒng)輸出的解調(diào)信號的時域波形圖。
[0020]圖3為本發(fā)明一實施例有關的當有人體接近高壓設備時傳感系統(tǒng)輸出的解調(diào)信號的時域波形圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施例做進一步的說明。
[0022]如圖1所示，一種基于光纖電場傳感技術(shù)的人體接近