发射机器件在线测温技术探讨

2015-08-26张勇

西部广播电视 2015年23期

张勇

发射机器件在线测温技术探讨

张勇

（作者单位：国家新闻出版广电总局724台）

文章主要针对原有的发射机不具备关键元器件的温度检测功能，解决不受发射机高压、高温、高频、强磁场的环境影响且能够实时准确、可靠地在线监测器件温度的技术解决方案。基于此，本文将详细描述发射机荧光光纤在线测温技术，为提高发射机稳定性和综合维护水平奠定基础。

发射机；大型器件；荧光光纤测温

发射机作为主要的播出设备，在长时间的维护中发现发射机中核心器件温度发生的改变将会影响到发射机运行的稳定性。同时，某些器件温度的跳变也预示着此器件使用寿命的终结。原有的发射机并不具备关键元器件的温度检测功能，而且更为棘手的是面对发射机高压、高温、高频、强磁场的环境，也不能使用任何带有金属的探头进行温度数据采集。因此，急需一种不受发射机环境影响且能够实时准确、可靠地在线监测器件温度的系统。发射机大型器件在线智能温度监测技术恰好弥补了这一空白，相对于其他红外测温技术、光栅测温技术、无线测温等技术来说，它具备稳定性高、安全、可靠等优势，对于整个发射机设备的安全稳定可靠运行有着十分重要的意义。

测温点涵盖发射机所有大型器件，包括高压、高电流部位，如真空电容、电感线圈、电源接线端子、真空接触断路器等。在实际施工中，荧光测温探头方便安装，走线布局合理，便于日后长期在线测温和日常设备维护。

1　荧光光纤测温技术原理

荧光光纤测温技术是采用特殊的材料，即稀土荧光物质材料，这些稀土材料中的荧光物质在受到紫外线照射产生激发后，敏感材料中的电子吸收光子后，从低能级跃进到激发的高能级，然后再从高能级返回到低能级的过程中发出荧光，这种荧光是可以在可见光谱中发射线状的光谱，光谱就是荧光及其余辉。其中，余辉部分是在激励停止后发出的光。荧光余辉的衰变时间常数为温度的单值函数。我们测得时间常数的数值，就可以得出具体测温点的温度。

激励光发出的光脉冲，通过专用的光耦合器调制后导入光纤传感器中，然后再由光纤传感器反射回一特定需要波长的光信号，此时这个光信号就含有被测点的温度成分，信号处理电路单元再对该光信号进行分离解析后，计算其温度成分得出被测点的实际温度。

应用这种方案测温最大优点是被测目标的温度只会与荧光材料的时间常数有关，而与其他变量均没有关系，即激励光强弱大小的变化、传输过程中产生的损耗以及光耦器的使用效率等都不影响测量的准确性。因此，相对于其他测温方法有明显的优势，具有互换性高、稳定性好、无需标定、寿命长等优点。

2　荧光光纤测温技术方案

2.1荧光光纤测温系统框图

温度解调仪安装在发射机柜顶端，多路感温光纤分别对机柜内器件进行温度监测，通过RS485总线上传实时温度数据至监控计算机，如图1所示。

2.2荧光光纤传感探测器

荧光光纤传感探针探头非常小，只有普通光纤头的大小，其荧光物质完全在其内部。因此，可以在被测器件上直接部署安装，它具备响应速度高、测量精度准确的特性，光纤采用特殊工艺加工而成，所以具有带宽无限大、温度信号特别稳定的优点。因为光纤探头不带有任何金属部分，所以抗发射机电磁干扰能力强、抗高温、高磁场等优点，非常适合在发射机高温、高磁场、高辐射的环境中使用。

2.3光纤温度解调仪

光纤温度解调仪属于双向工作模式，在实时向探头发射光脉冲时，接收并解调光纤传感探针传输回来的带有温度成分的光信号，并把其转换为温度数值。它具备温度监测功能，当实际测量点的温度数值大于预先设置报警温度数值时就会发出报警信号。解调仪可以多种工作机制，可单机工作，也可多台以组网方式应用，所以很适用于不同测温点数的需求。

测温解调仪通过FC/APC接口将多路感温光纤感应的温度信息经光学滤波、光电转换、放大、AD转换等系列程序转变为数字信号，在进行大规模数字处理后，测温解调仪将信息通过RS485上传至监控计算机，计算机通过以太网将数据传送到上端平台。

2.4光纤测温软件

人机交互界面的主要功能包含实时显示测量温度、实时温度曲线、历史曲线、按条件查询显示温度数据、温度曲线对比、测温点数据统计、数据备份及导出、声音报警、TCP/IP协议网络数据传输等功能。如图2所示。