發射機器件在線測溫技術探討

張 勇

發射機器件在線測溫技術探討

張 勇

（作者單位：國家新聞出版廣電總局724臺）

文章主要針對原有的發射機不具備關鍵元器件的溫度檢測功能，解決不受發射機高壓、高溫、高頻、強磁場的環境影響且能夠實時準確、可靠地在線監測器件溫度的技術解決方案。基于此，本文將詳細描述發射機熒光光纖在線測溫技術，為提高發射機穩定性和綜合維護水平奠定基礎。

發射機；大型器件；熒光光纖測溫

發射機作為主要的播出設備，在長時間的維護中發現發射機中核心器件溫度發生的改變將會影響到發射機運行的穩定性。同時，某些器件溫度的跳變也預示著此器件使用壽命的終結。原有的發射機并不具備關鍵元器件的溫度檢測功能，而且更為棘手的是面對發射機高壓、高溫、高頻、強磁場的環境，也不能使用任何帶有金屬的探頭進行溫度數據采集。因此，急需一種不受發射機環境影響且能夠實時準確、可靠地在線監測器件溫度的系統。發射機大型器件在線智能溫度監測技術恰好彌補了這一空白，相對于其他紅外測溫技術、光柵測溫技術、無線測溫等技術來說，它具備穩定性高、安全、可靠等優勢，對于整個發射機設備的安全穩定可靠運行有著十分重要的意義。

測溫點涵蓋發射機所有大型器件，包括高壓、高電流部位，如真空電容、電感線圈、電源接線端子、真空接觸斷路器等。在實際施工中，熒光測溫探頭方便安裝，走線布局合理，便于日后長期在線測溫和日常設備維護。

1　熒光光纖測溫技術原理

熒光光纖測溫技術是采用特殊的材料，即稀土熒光物質材料，這些稀土材料中的熒光物質在受到紫外線照射產生激發后，敏感材料中的電子吸收光子后，從低能級躍進到激發的高能級，然后再從高能級返回到低能級的過程中發出熒光，這種熒光是可以在可見光譜中發射線狀的光譜，光譜就是熒光及其余輝。其中，余輝部分是在激勵停止后發出的光。熒光余輝的衰變時間常數為溫度的單值函數。我們測得時間常數的數值，就可以得出具體測溫點的溫度。

激勵光發出的光脈沖，通過專用的光耦合器調制后導入光纖傳感器中，然后再由光纖傳感器反射回一特定需要波長的光信號，此時這個光信號就含有被測點的溫度成分，信號處理電路單元再對該光信號進行分離解析后，計算其溫度成分得出被測點的實際溫度。

應用這種方案測溫最大優點是被測目標的溫度只會與熒光材料的時間常數有關，而與其他變量均沒有關系，即激勵光強弱大小的變化、傳輸過程中產生的損耗以及光耦器的使用效率等都不影響測量的準確性。因此，相對于其他測溫方法有明顯的優勢，具有互換性高、穩定性好、無需標定、壽命長等優點。

2　熒光光纖測溫技術方案

2.1熒光光纖測溫系統框圖

溫度解調儀安裝在發射機柜頂端，多路感溫光纖分別對機柜內器件進行溫度監測，通過RS485總線上傳實時溫度數據至監控計算機，如圖1所示。

2.2熒光光纖傳感探測器

熒光光纖傳感探針探頭非常小，只有普通光纖頭的大小，其熒光物質完全在其內部。因此，可以在被測器件上直接部署安裝，它具備響應速度高、測量精度準確的特性，光纖采用特殊工藝加工而成，所以具有帶寬無限大、溫度信號特別穩定的優點。因為光纖探頭不帶有任何金屬部分，所以抗發射機電磁干擾能力強、抗高溫、高磁場等優點，非常適合在發射機高溫、高磁場、高輻射的環境中使用。

2.3光纖溫度解調儀

光纖溫度解調儀屬于雙向工作模式，在實時向探頭發射光脈沖時，接收并解調光纖傳感探針傳輸回來的帶有溫度成分的光信號，并把其轉換為溫度數值。它具備溫度監測功能，當實際測量點的溫度數值大于預先設置報警溫度數值時就會發出報警信號。解調儀可以多種工作機制，可單機工作，也可多臺以組網方式應用，所以很適用于不同測溫點數的需求。

測溫解調儀通過FC/APC接口將多路感溫光纖感應的溫度信息經光學濾波、光電轉換、放大、AD轉換等系列程序轉變為數字信號，在進行大規模數字處理后，測溫解調儀將信息通過RS485上傳至監控計算機，計算機通過以太網將數據傳送到上端平臺。

2.4光纖測溫軟件

人機交互界面的主要功能包含實時顯示測量溫度、實時溫度曲線、歷史曲線、按條件查詢顯示溫度數據、溫度曲線對比、測溫點數據統計、數據備份及導出、聲音報警、TCP/IP協議網絡數據傳輸等功能。如圖2所示。

3　結語

本文以發射機熒光光纖測溫技術為研究對象，針對發射機工作環境中涉及高壓、高頻、高磁場，不能用帶有任何金屬探討在線采集溫度的問題，進行分析研究，給出合理的測溫解決方案；并重點對各個模塊功能進行介紹，以便發射臺合理選擇最優組合方案，為發射機設備的穩定可靠運行發揮了一定的支撐作用。

圖2　人機交互界面

［1］林燕.光纖通信技術［M］.北京：人民郵電出版社，2014.

［2］賈丹平，傘宏力，趙立民.熒光光纖溫度測量技術及應用［M］.北京：科學出版社，2015.

［3］梁建功.納米熒光探頭［M］.北京：中國農業科技技術出版社，2010.