新技術(shù)！電磁閥溫度測量

  背景介紹

  電磁閥繞組作為電磁熱源，其溫度往往高于其他組件，是最易發(fā)生失效的區(qū)域。由于繞組自身尺寸結(jié)構(gòu)小、繞線密度高等因素，對其溫度的準(zhǔn)確測量一直是一個(gè)難題。傳統(tǒng)的熱電偶相對尺寸過大，對電磁閥繞組結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，同時(shí)金屬傳感器在電磁場中存在電磁干擾。

  基于瑞利散射的光頻域反射儀(OFDR)使用光纖傳感技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)電磁閥內(nèi)部小型繞組多點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)測量，所布設(shè)的光纖成活率高，排除了應(yīng)變干擾。

  測試實(shí)驗(yàn)

  繞組測溫系統(tǒng)包括與待測繞組分布式接觸設(shè)置的測溫光纖、光纖傳感解調(diào)儀、接收顯示裝置，如圖1所示。

  圖1. 測溫光纖位置布設(shè)示意圖

  在繞組骨架外表面設(shè)置有軸向貫通的矩形凹槽，光纖軸向敷設(shè)在矩形凹槽中。敷設(shè)后的光纖表面與最內(nèi)側(cè)繞組內(nèi)表面接觸，用于測量與光纖接觸的最內(nèi)層繞組底部的溫度。另外，在繞組任意兩層漆包線之間緊密繞制一層軸向光纖，用于測量繞組內(nèi)部的溫度。

  OSI-S是基于瑞利光頻域反射技術(shù)的高精度分布式光纖傳感系統(tǒng)，測溫精度可達(dá)±1.0℃，空間分辨率最小可達(dá)1mm，可分布式測量溫度和應(yīng)變，故應(yīng)用于繞組底層溫度測量。

  圖2. OSI-S系統(tǒng)測量繞組內(nèi)部溫度試驗(yàn)圖

  如圖2所示，將帶有軸向測溫光纖的繞組施加12V直流電源激勵(lì)進(jìn)行試驗(yàn)。OSI-S系統(tǒng)通過跳線與矩形槽內(nèi)的光纖連接并向光纖發(fā)射光信號，同時(shí)不斷接收和處理光纖反饋回來的光信號，進(jìn)一步解調(diào)獲得與繞組底層溫度相關(guān)的信息，并發(fā)送至接收顯示裝置，對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示與存儲。

  測試結(jié)果

  通過電磁閥熱力學(xué)模型中單獨(dú)對繞組部分進(jìn)行瞬態(tài)求解，并選取與整個(gè)光纖傳感長度上對應(yīng)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)相近的二維截點(diǎn)，計(jì)算得到繞組底層和內(nèi)部瞬態(tài)溫度變化曲線，并通過試驗(yàn)曲線對標(biāo)，其結(jié)果如圖3、4所示。

  圖3. 比例電磁鐵繞組內(nèi)部溫度隨時(shí)間變化曲線

  圖4. 比例電磁鐵繞組底部溫度隨時(shí)間變化曲線

  分布式光纖測溫方法在電磁閥內(nèi)部小型繞組溫度測量中是可行的，并具有較高的測量精度和測量穩(wěn)定性。這里分布式光纖傳感的測溫誤差主要來源于光纖熔接損耗和設(shè)備自身電路的誤差，同時(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的非理想狀態(tài)也會對最終結(jié)果有一定影響。

  實(shí)驗(yàn)結(jié)論

  應(yīng)用分布式光纖傳感技術(shù)可對電磁閥最易發(fā)生熱失效的繞組溫度進(jìn)行測量，并能實(shí)時(shí)監(jiān)控和測量電磁閥溫度，同時(shí)能標(biāo)定電磁閥傳熱仿真模型所測結(jié)果，為電磁閥可靠性設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

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  題名：Temperature prediction and winding temperature measurement of a solenoid valve

  來源：Int. J. Vehicle Design, Vol. 82

  作者：Yanyu Liu，Junqiang Xi，F(xiàn)ei Meng

  OSI超高精度分布式光纖傳感系統(tǒng)

  廣泛應(yīng)用于溫度測量。該系統(tǒng)空間分辨率高達(dá)1mm，溫度測量精度最高可達(dá)±0.1℃，廣泛應(yīng)用于短距離、高分辨、高精度溫度測量領(lǐng)域。

  昊衡科技

  一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的高科技公司，專業(yè)從事工業(yè)級自校準(zhǔn)光學(xué)測量與傳感技術(shù)開發(fā)，也是國內(nèi)唯一一家實(shí)現(xiàn)OFDR技術(shù)商用化的公司。目前，昊衡科技已推出多款高精度高分辨率產(chǎn)品，主要應(yīng)用于光學(xué)鏈路診斷、光學(xué)多參數(shù)測量、高精度分布式光纖溫度和應(yīng)變傳感測試。已與全球多個(gè)國家和地區(qū)企業(yè)建立良好的合作關(guān)系，并取得諸多成果。電話：027-87002165官網(wǎng)：http://www.mega-sense.com/公眾號：“昊衡科技”或“大話光纖傳感”

  電話：027-87002165

  官網(wǎng)：http://www.mega-sense.com/

  公眾號：“昊衡科技”或“大話光纖傳感”