基于光纤光栅传感技术的线圈绕组内部温度测量研究.doc

武汉理工大学硕士学位论文基于光纤光栅传感技术的线圈绕组内部温度测量研究姓名：王宁申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：姜德生;何伟20090501 工 农 业生产中 的 许 多 电 力设备 主要 是 由 线 圈 绕 组组成 ， 在 高 电 压 、大 电 流的运行 状态下 ， 设备 内 部会 形 成 高 温 。 线 圈 绕 组的 温 度过 高 不 但 影 响 设备 的 使 用 寿命， 而 且 局 部过 热会 造成 设备 损 毁 ， 导 致 电 力事 故 的 发 生。 因 此 ， 实时 监 测 电 力设备 中 线 圈 绕 组的 温 度状况， 对 于 保障 设备 安 全 运行 并 延 长 设备 使 用 寿 命是 十 分必 要 的。目前 国内 外 对 线 圈 绕 组的 温 度测 量 方 法 ， 大 多 数 只是 测 量 线 圈 表 面温 度， 或者通 过 测 量 介 质 温 度间 接反 映线 圈 内 部温 度， 而 电 力设备 的 最 热点 主要 出现 在 线圈 绕 组的 内 部， 所以急需 开 发 可 以对 线 圈 绕 组内 部温 度进 行 直 接测 量 的 技术 。 由于 线 圈 绕 组内 部空间 狭 小 诤 撩 琢考兜 南 叨 ， 环 境恶 劣 呶 隆康 绱懦 ，因 此 传 统 的 传 感 技术 难以应 用 于 线 圈 绕 组内 部的 温 度测 量 。 武 汉 理 丁 大学 硕 十 学 位 论文 艿 穆畚脑 诮饷芎笥 袷卮斯娑 武 汉 理 丁 大学 硕 十 学 位 论文系 ， 温度 每 升高 龋 挡愕 氖 倜 峒 跎 列； 并 且 因 局部 过热 造 成 设备 损毁 的 情 况， 在众 多 的 电 力事故中 占 有 很 大比 重 。因 此 ， 实 时 监测电 力设备 的 温度状 况， 对 保 证 设备 安 全 运行和 延 长 设备 使 用 寿 命具 有 重 要 的 意 义 。目 前 对 变 压 器等 设备 的 线圈 绕 组 热 点 温度 的 监测方 法 主 要 包 括 ：电 信 号 传感器 测量 、 红外 温度传感器 测量 、 光 纤 测温仪 测量 。前 两 种 方 法 都易受 电 磁 场的 干 扰 ； 而 目 前 已商品化 的 光 纤 测温仪 主 要 有 两 种 类型 ：一 种 是 利用 某些半导体对 光 的 吸 收 受 温度 影响这一 特性 来 实 现 温度 的 测量 ； 另一 种 是 利用 温度 对 荧光 衰 减 速度 的 影响 来 测温。这两 种 传感器 测量 易受光 源 波 动 ，光 路变 化 等 干 扰 影响 【 】 。最 重 要 的是这些方法 都倾 向于 测量 绕 组 表面 的 温度 ， 并 没 有 对 绕 组 内 部 温度 进行直 接 测量 。本 文 介 绍了一 种 用 于线圈 绕 组 内 部 温度 直 接 测量 的 光 纤 光 栅 传感器 ， 这种 光纤 光 栅 传感器 采 用 特殊 的 方 法 封 装， 并 用 特殊 的 方 法 将其 安 装到 线圈 绕 组 内 部 ，对 绕 组 内 部 温度 进行直 接 测量 。安 装到 线圈 绕 组 内 部 的 光 纤 光 栅 传感器 消 除了因线圈 绕 组 铜 质漆 包 线的 热 膨 胀所 造 成 的 温度 与应变 交叉 敏感， 并 且 对 线圈 绕 组 的结构 不 产生任 何 影响 。实 验 结果 表明 安 装在线圈 绕 组 内 部 的 光 纤 光 栅 与自 由状 态的 光 纤 光 栅 具 有 相 同的 温度 特性 ， 并 且 显 示 出良 好的 重 复性 和 稳定 性 ， 完 全 可以用 于大型 电 力设备 中 线圈 绕 组 内 部 温度 的 直 接 测量 。 在电 力设备 中 目 前 所 用 的 变 压 器 绕 组 测温方 法 有 ：热 电 偶 测温法 是 将热 电 偶 直 接 放在靠 近 铁 心的 线圈 上 ， 一 般 安 装两 个 ， 定 子两 端各 一 个 ， 热 电 偶 测温基 本 原 理 是 将两 种 不 同材料 的 导体或 半导体焊 接 起来 ，构 成 一 个 闭合 回 路【 。由于两种 不 同金属 所 携 带 的电 子数不 同， 当两 个 导体的 二个 执 着点 之 间存 在温差时 ， 就 会 发生高 电 位 向低电 位 放 电 现 象 ， 因 而 在回 路中 形成 电 流 ， 温度 差越 大， 电 流 越 大， 这种 现 象 称 为 热 电 效 应， 也 叫 塞 贝 克效 应。热电 偶 就 是 利用 这一 效 应来 工 作的 。当绕 组 温度 发生变 化 时 ， 热 电 偶 输 出的 直 流 低电 压 也 会 产生变 化 ， 在某个 温度 点 读 取 毫 伏计上 的 电 压 值 ， 参 考 标 准 的 热 电 偶 电热 电 阻 测温法 是 利用 导体电 阻 随温度 变 化 呈 现 某一 规 律 ， 测试 出断 电 瞬 时 电阻 值 来 推 算出绕 组 温升的 方 法。 年 ，张红飙 等 【 】 利用 热电 阻 法对 电 机 线圈 进行监测， 在测试时间短、 温升低时 ，准 确 度 比 较高 。尤 其 测量 第 一 个 值 越 快 ，测试准 确 度 越 高 。但是 其 是 利用 测量 整 个 线圈 绕 组 的 电 阻 变 化 来 得到 绕 组 的 温度 ， 所以得到 的 结果 比 较含糊 ， 没 能 找 到 线圈 内 部 最 热 点 的 温度 ， 而 从其 测量 方 法 看 来只能 适合 与小 型 线圈 的 测量 ， 而 线圈 太 大的 话， 线圈 内 部 温度 差别较大的 时 候 很难得到 一 个 准 确 的 值 。 组 接 触 的 传感器 时 ， 这个 光 脉冲 激 励 传感器 的 荧光 材料 ， 使 其 产生波 长 较长 的 荧光 。根 据返 回 荧光 的 衰 减 时 间， 通 过计算和 根 据存 储 的 查阅 表进行的 温度 校正 ，而 测量 出传感器 处 的 温度 ， 然 后 通 过处 理 器 显 示 出温度 值 和 有 关 系 统 参 数， 并 可同时 将信 息通 过模拟 输 出传输 到 远处 的 监测站 。如 美 国 镜 腤 型 荧光 式 光 纤 监测系 统 是 专 门 为 现 场的 高 压 变 压 器 应用 而 设计。该 系 统 虽 然 提供 了直 接 测量 绕 组 内 部 温度 的 手段 ， 但是 维 护 技术复杂 ， 绝 缘处 理 比 较困 难， 价格 也 十 分 昂 贵， 而 且 光 纤 测温系 统 的 扫描时 间比 较长 。光 谱 法 是 在光 纤 的 一 端涂 上 半导体材料 ， 半导体的 禁 带 宽 带 与温度 呈 线性 关系 ， 其 禁 带 宽 带 和 半导体对 光 波 的 吸 收 限 密 切相 关 ， 所 以可以利用 半导体对 光 波的 吸 收 限 的 改变 随 温度 的 频移 来 测量 温度 的 变 化 。 年 天津大学 李 志刚 和 王 宝光 等 【 】 利用 此 方 法 得到 了比 较高 的 测量 精度 ， 而 且 系 统 的 稳定 性 很 好。其 具 体做法 是 将用 砷化 镓晶体制作 成 三 角形 棱 镜 粘 贴在两 根 光 纤 的 末 端作为 传感探 头， 其中 一 根 光 纤 用 来 将宽 带 光 源 的 光 输 入 三 角形 棱 镜 ， 当光 经 过棱 镜 作用后 由另一 根偏高 ， 成 本 偏高 主 要 源 于探 头半导体工 艺 研 磨工 艺 。 器线 圈 绕 组 表 面 ，来 测量绕 组 热点 温度 ，得 到 一组 线 圈 表 面 温度 波长 数 据，数 据与理 论计 算值偏差很 小 ，绕 组热点 温度 测量的精 度 达 縊 。但 是 该方 法仅 对变压 器线 圈 绕 组 的表 面 温度 进 行 测量，并 没有 对 内部 温度 测量进 行 研 究。以上方 法 虽 然在 对 线 圈 绕 组 测温上都存 在 各 自 的优缺 点 ，但 是 目前 大 部 分方法 都只 能测量绕 组 表 面 的温度 ，有 些 则 是 通过 介 质问 接测量估 计 绕 组 的温度 。本文 中 采用 光 纤 光 栅 传 感 器对 线 圈 绕 组 内部 温度 测量，通过 解 决 封 装 和 安 装 工艺方法 ，实 现 了 对 线 圈 内部 温度 的实 时 测量。相 比 其 它方 法 ，我们 所 使用 的基 于光 纤光 栅 传 感 技 术 的测量方 法 测量更加 精 确，传 感 探 头 的封 装 材 料 价 格 低廉，更具 应用 前景。由于光 纤 光 栅 的材 料 为 石英 玻 璃，且作为 传 感 元 件 ，其 改 变的是 光 纤 中 光 信号 的波长 参 数 ，因 此与传 统 的电 子或 机 械 传 感 器相 比 ，光 纤 光 栅 传 感 器具 有灵 敏度 高 ，动 态 范 围 宽 、 不 受 电 磁 干 扰 、 可 靠 性 高 、 本 质安 全 、 体 积 小 、 可 埋 入 结 构 、便 于组 成传 感 网 络 等 优点 ，特 别 适用 于桥 梁、 水 坝 、 建 筑 物 、 飞 行 器、 舰船、 矿井、 隧 道 、 油 田 、 油 罐 等 大 型 建 筑 物 和 设 备 结 构 参 数 的实 时 监测测量，以及 在 强磁 场 、 辐 射 性 、 腐 蚀 性 或 危险 性 大 的环 境 中 应 用 。目前 光 纤 光 栅 传 感 技 术 研 究主要集 中 在 光 纤 布喇 格 光 栅 和 长 周期光 纤 光 栅 的传 感 应 用 上。 为 了实 现 线 圈 绕 组内 部 温 度 的 实 时 测量 ， 在 满 足 线 圈 内 部 铜质 漆 包 线 间 隙 狭小难 以安装 的 实 际 需 要情 况下 ， 本 文 利 用光纤 光栅 传感 器 的 一系 列 优点 ， 研制 了一套 将 光纤 光栅 传感 器 有 效 安装 在 线 圈 绕 组内 部 狭小间 隙 的 工 艺 方法 和一种 基于光纤 布 喇 格 光栅 温 度 传感 器 的 线 圈 绕 组内 部 温 度 测量 系 统 。本 文 中 本 人 的 主 要工 作 是： 武 汉 理 ： 大 学 硕 士 学 位 论 文 武 汉 理 工 人学 硕 士 学 位 论文 引言 年 ， 加拿 大 的 甇 及 其 同事在 实验中 观察到 氖 离 子激 光 在 光 纤 中相 向 传 输 形 成 驻 波 时， 在 光 纤 中 形 成 折 射 率 周 期分布 的光 栅 。这 种 周 期分布的光 栅也 称作 “ 光 栅”， 在 光 纤 中 作 为 布 喇 格 反 射 器 使 用。它 可 将 满 足布 喇格 条 件 的前向 传 输 光 变 作 反 向 传 输 光 ， 反 射 波 长 与 光 栅栅格 常 数 和 折 射 率 有 关 。 传 播 。 当 芯 层折射 率 受到 周 期性调制后， 即 成为 布 喇格光栅 。栅 。 成栅 后的 光纤 纤 芯 折射 率 呈 现 周 期性条纹分布 ， 并 产 生 布 喇格光栅 效应。 其结 构 如 图 尽。琘 ，瑈 人图 光纤 光栅 的 结 构 图 其中，力 是自 由空 间 的 光波 长 ，则苉 心籭 心， ，一 所 杪 肛，阂 籭 唬 琫 武 汉 理 工 大学 硕 十 学 位 论文，謑 一 音口 ，面面鎒习鎧磗或心甤緎 一 圳一由于周 期的 折射 率扰 动仅仅会对很窄 小的 一 段 光谱 产生 影 响 ，因此如 果宽带光波 在 光栅 中传 输时 ，入射 光将在 相应的 频率 被反 射 回 来 ，其余 的 透射 光谱 则 不受影 响 ，这样 光纤 光栅 就 起到 了光波 选 择 的 作 用。 对于 这类调谐 波 长 反 射 现 象 的解释 首先 是由 威 廉布 喇格爵 士 提出 的 ，因而 这种光栅 被称 为 布 喇格祭光栅 ，反 射 条件 就 称 为 布 喇格条件 。 光栅 的 栅 距可 以通 过 改变 两 相干 紫 外光束 的 相对角度 而 得 以调整， 通 过 这种方 法 ， 就 可 以制作 出 不 同反 射 波 长 的 布 喇格光栅 ， 光栅栅 距表 达 式如 下 ：人 根 据 光纤 耦 合 模 理 论， 光纤 布喇 格光栅 会对 入 射 的 宽 带 光进行选择 性 反 射 ， 入 射 光谱 透 射 光谱 工工人人人图 光纤 光栅 传 感 检 测 原 理 因此 光 纤 光 栅 的 温 度灵 敏度为：对 于掺锗 石英 光纤 ， 巧 ， 由此 估 算光 纤 布 时 掺锗 石英 的 胛露 萒 的 关 系可 以写 为：其 中占， 为考察 点 处 的 轴向 应 变 。另一 方面 ， 由于有弹光 效 应 的 存在， 使 得 光纣 布喇 格 光栅 折射 翠 友 生 父化 ：光 纤 光 栅 的 轴向 应 力灵 敏度为：蜓 么 曰 琍 以 巳 砧 ! 猄 的变 化 为： 武 汉 理 工 大学 硕 士 学 位 论文 一 孝 】 见 武 汉 理 大学 硕 士 学 位 论文乜的 典型 值 分别 为 痩 和大约 銯 滤 波 解 调法这 种 解 调方 法利 用 滤 波 器 件 对光 波 长 响 应 函 数 的 线 性 部 分，将 波 长 信息 转 化 贔 的 阵列 传 感 系统 解 调 光 纤布 喇 格 光 栅 的 理 论研 究 到 目 前 为止已 取得 了很大成 就 ， 有关 其 实 用 性 方面的 研 究 还 需要进一步 深入 。而 对于 如 何 检 测 传 感 光 栅 布 喇 格 波长 的 微小偏 移 ，是 光 纤布 喇 格 光 栅 传 感 器 实 用 化面临 的 关 键 技术。本 章介绍了光 纤布 喇 格 光 栅 传感 的 基 本 原 理 、 影响光 纤布 喇 格 光 栅 波长 改 变的 主 要因素、 光 纤布 喇 格 光 栅 解调基 本 原 理 以 及 光 纤布 喇 格 光 栅 传 感 系 统 的 信号解调 技术。这些 方 法 中 滤 波解调 法虽 然 比 较 简 单 ， 但 很难 进一步 提 高 其传 感 精 度；非 平衡 扫描迈 克 耳 逊 干涉 仪 解调法 具 有精 度高 的 优 点 ， 对传 感 光 栅 的 波长 信息 进行解码 ， 成 功 地 对应变进行了感测 ， 用 这种方 法 解调 可 以 大大提 高 传 感 分 辨 率 。可 调 谐 光 纤法 布 罩 一珀 罗 腔 测 量光 纤光 栅 传 感 器 的 反 射 波长 ， 可 以 直接 将 波长 信号转 换 成 电 信号， 并且具 有体积小、 价 格 低等 优 点 ， 也 是 一种较 好 的 检 测 光 纤光 栅 波长 的 方 案。 武 汉 理 工 大学 硕 士 学 位 论文通 电 线 圈 绕 组 内 部 测 温实 验 研究图 籰 线 圈 绕 组 内 部 空 间 示 意 图 所以为 了 实 现 对线 圈 绕 组内 部 进 行 多 点 温度 测 量， 我 们 决定 每层 中 放 入 两 个 光 纤光 栅， 一 个 放 在线 圈 的 中 部 号 硪 桓 龇 旁 诙瞬 ， 如 图 ， 而这两个 光 纤 光 栅用 一 根 光 纤 串联缠绕 进 线 圈 内 部 。 线 圈 总共 层 ， 我 们 决定 选 取 线圈 的 一 层 、五 层 和 九 层 作为 我 们 的 实 验 对象 。 由 于 整 个 铜 线 圈 的 尺 寸大 小 都是已知的 ， 所 以 我 们 可 以 通过 计算每层 的 铜 线 长 度 计算得到 两 个 串联的 光 纤 光 栅之 间 各层 中 光 纤 光 栅的 位 置 图 一 根 光 纤 上 两 个 串联的 光 纤 光 栅由 于 将光 纤 光 栅传 感 器绕 进 螺线 管线 圈 中 时没 有 进 行 特 别地控 制 ， 无 法 判 断安 装 在线 圈 内 部 的 光 纤 光 栅是否 受 到 拉 伸 或 挤 压 应力， 以 致于 我 们 无 法 确认每个光 纤 光 栅传 感 器的 温度 特 性受 到 怎 样的 影响 。 因 此将装 好 光 纤 光 栅传 感 器的 螺线管线 圈 放 入 温控 箱中 进 行 了 温度 标 定 。 标 定 温度 分 别设 为 、 、 、 。 个 点 。 由 于 螺线 管线 圈 体积比 较 大 ， 所 以 热 容 量比 较 大 ， 每个 温度 点 需 停 留 很 长的 时间 来 使螺线 管线 圈 达到 热 平 衡 。 表 为 标 定 过 程 所 记 录的 温度 和 波长 值 。表 安 装 在通电 线 圈 中 的 传 感 器温度 一 波长 标 定 值 庀 斯庹 濉 和 九 、 奈 露忍 匦 栽 以下 时是 一 致 的 ， 但 是 温 度 纺贰 羌 苌 喜 阒本同 型恒 流 电 源 和 二 期 恒 流 源 调试软 件 ； 分 辨牢 ： 。 武 汉 理 ，大 学 硕 士 学 位 论 文电 流 ，记 录 下 了 每个光纤 光栅的 波 长 变 化 值 ，并 进 行 了 多次 测 试。兰 武 汉 理 工 人学 硕 士 学 位 论 文录 下 的 各光纤 光栅波 长 变 化 值 。从 图中 可 以 看出 ：高 ； 同 一 层 ，中 部 比 端 部 温度 高 。 武 汉 理 工 大 学 硕 十学 位 论 文 实 际 不 到 ，每 个电 流 加 秒 ，计温度 降 回 去 的 时间 。最 后 加 了 六次 从 图 屯 中 我 们 注意 到 一 个 问 题：第 九 层中 部 测 点 拧 号传高 于 茸 笥 沂 保 鹊 谖 宀愣瞬 坎 獾 阄 露 雀 摺 猩 跽 撸 诰 挪 阒 胁 坎 獾 九 、高 于 度 左 右 时，比 同层端 部 测 点温 度 高 。这 个 现 象 难 以 解 释 ，如 果 合 理 地 假设 线 圈 通 电 时内 部 加 热 是 均 匀的 ，则 线 圈 内 部 各 点的 温 差仅 仅 是 由 于 各 点的 散 热环 境 不 同造 成 的 ； 因为 整 个 测 试过 程 中 外 部 环 境 没 有 任 何 变 化 ，所 以 线 圈 内 部 各点的 散 热 环 境 是 相 对 不 变 的 ，即 ，散 热 较好 的 点相 对 于 散 热 较差的 点来 说 ，没 有道 理 变 成 散 热 较差的 点。对 于 这 个 问 题可 能 的 解 释 是 ：在 整 个 温 度 变 化 过 程 中 ，光 纤光 栅 波 长 的 变 化不 是 完 全线 性的 ，而 我 们 是 当 作线 性来 处 理 ，就会 出 现 这 种 问 题。造 成 光 纤光 栅波 长 变 化 随 温 度 变 化 的 非 线 性现 象 的 原 因，估计 是 由 于 螺线 管 线 圈 的 热 胀冷缩 形成 了 对 光 纤光 栅 的 拉 伸 和压 缩 。当 真如 此 的 话 ，那 么图 屯 所 给 出 的温 度值 就是 值 得怀 疑的 。本 章中 我 们 用光 纤光 栅 传 感 器 对 委 托 单 位 提供 的 重 大设 备中 线 圈 内 部 温 度进行 了 测 量 实 验 ，通 过 实 验 数据 分 析 ，安 装 在 该 线 圈 绕 组 中 的 光 纤光 栅 传 感 器 相比 其 在 自 由 状态 下的 温 度 特 性有 很 大的 改变 。而 且 ，将安 装 好 光 纤光 栅 传 感 器 螺线 管 线 圈 进行 温 度 标定 ，这 种 方法 的 可 靠 性不 高 ，而 且 也没 有 应用的 价 值 。如 果能 保 证 安 装 在 线 圈 绕 组 内 部 的 光 纤光 栅 传 感 器 具有 自 由 状态 下的 温 度 敏 感 特 性，光 纤光 栅 传 感 器 才 能 够 实 际应用于 线 圈 绕 组 内 部 温 度 的 测 量 ，要实 现 这 个 目 标，就必 须 在 安 装 和封装 工 艺 上 进一 步 改进。 引言为 了 消 除绕 线 对 光 纤 光 栅产 生 力 的 作 用 ， 就 要 避 免 绕 线 与 光 纤 光 栅接触 。 为了 达 到 此 目 的 ， 我 们 首 先 想 到 将光 纤 光 栅一端 的 尾 纤 去 掉 ， 只 留 下 光 栅。 那 么 光栅在 绕 线 中 的 状态 如图 所 示 ： 图 光 纤 光 栅在 线 圈 内 部 的 位 置示 意 图如 图 所 示 ， 根 据 光 纤 的 实际 尺 寸 ， 在 绕 线 过 程 中 安 装 光 纤 光 栅探 头 于 铜线 间 隙， 并保证 光 纤 光 栅的 自 由端 与 上 层 铜 线 无法接触 。 由于 第 一层 铜 线 弧 度 最小 仍 酱 螅 市砉庀 顺 龋 酱 ， 所 以 以 第 一层铜 线 为 例 ， 通过 上 面 的 几 何结构 图存 在 几 何 关系：根 据 以 上 公式计 算 ， 我 们 可以 得到 放在 铜 线 间 隙光 纤 的 最 长长度 为 ， 树 脂 胶 光 纤 光 栅 传 感 探 头 除 去涂 敷 层 后再 安 装 进 线 圈 内 部 的 方 法 具 有 可行性。 实验 装 置的 另一 端 口耦 合 进 解 调仪 ， 解 调仪 测 量反 射 光 的 中 心 波 长 及 变 化 ， 解 调仪 所 得 到的 波 长 信 号 输 入 计 算 机， 计 算 机进 行数 据 处 理 得到 温度 变 化 情 况 。 緉 扑慊鷏 解 调仪一 、 。 、 我 们绕 制 的 线圈共 悖 沧暗 个双 光纤 光栅 传 感器于各 层中，由 于绕中光纤 光栅 探头 或 光纤 折 断。栅 的 波 长 值 渲 号 光栅 经过处理 ， 殴庹 淳 。 根 据 表 中数 据 以 时各 层中安 装 的 光纤 光栅 的 波 长 值为 参 照点 ，可得 层 中 部的 光 纤 光 栅 仍 受 到 漆 包 线 拉伸 应 力的 影响 。经 过以 上 方法处 理 和 安装 的 光 纤 光 栅 传 感 探 头 ， 虽 然 可 以 实 现 和 自由状 态 芯 层穆愎 庀 斯 庹 琤为 镀 油漆 膜 之 后。通过测量油漆 膜 层 约 为蕾乒为 了 考察 镀 油漆 膜 的 光 纤 光 栅 温 度 传 感 特 性 足否 受 到 影响 ， 我们 使 用同 一 浓度 油漆 同 时对 四 个 光 纤 光 栅 进 行 涂敷 ， 然 后将 其 粘 贴在 铁片 上 并封装 在 密 封的 盒 ， ， 温 崖 四 个 光 纤 光 栅 的 温 度 与 波 长变 化 关 系度 的 拟 合 方程 分 别 足： 簓 掣 誊 觏 影 珊 温 度 实时 显 示 界 面 ， 对线 圈绕 组 内部 温 度 实现在线 实时 监 测 缤 。 井 且， 光 纤 光 栅传 感 器酗温度 安 装 后安 装 后误 差安 装 后安 装 后 为 了 考察 重 复性， 我 们 进 行 了 三轮 实验 ， 比 较每轮 实验 中同 一 温 度 点 下 同 一解 调 仪 的 误 差 范 围之 内， 可 见 重 复性非常好。 由 表 中的 数据 显 示 ， 有 光 纤 光 栅 传 感 器测量的 温 度 值 与 实际 温 度 值 间 的 本 章我们采 用和通 电 线 圈一样 的 铜 质 漆 包 线 绕 制 了 滚筒 线 圈模 型， 利 用温 控 武 汉 理 工 大学 硕 士 学 位 论文式中 睿 ， 瑇 粒 瑉 琋 ， 岛 及 以 分 别为 所 示 热用第五 层开 始 通 电 之 前 的 温度 值 来 代 替每个 阶 段 的 初 始 温度 温度 分 布 ， 因 为实 验 主要 是研 究内 部 最高的 温度 值 ， 因 此 该 假 设 也 是合理 可 行 的 。以 第五 层铜 丝 的 温度 为 例 ， 比 较不 同阶 段 的 实 验 测 量 温度 值 和 理 论计 算 温度 实验 值 实验 值 环 境 的 稳 定 会逐 渐 的 升 高 ， 这就 导 致 后 几个 阶 段 的 实 验的 误 差 要 比 前面阶 段 的 实验误 差 要 大。 温控 箱 加热 线圈 模型 两 个 圆筒壁的 能 量 平 衡关 系 式 丛 二 兰兀 声 蹋 在理 论上 ， 往往需要 考 虑 复 合 换热 的 过程 ， 但本文 中 的 模型与空 气 之 间 的 换热 就 仅考 虑 对流 换热 而 不考 虑 辐 射 换热 ， 因 此 在实 际 计算 过程 中 采用 对流 换热 系数 来 代 替 复 合 换热 系 数 ； 同 时 为 了 得 到准 确可 靠 的 实 验数 据 ， 反 复 进行 实 验测 量 ，通 过对多 次 实 验数 据 的 分 析 处理 ， 验证了 通 过用 光 纤 光 栅温度 传感 器 测 量 温度 具有 良 好 的 重 复 性 和 稳 定 性 ， 从 而 保 证了 实 验数 据 的 可 靠 性 。绝对误 差 误差 分 析 武 汉 理 ：人 学 硕 士 学 位 论 文其中瓦 为环 境 温 度 、 口 为圆 筒 壁的 热 扩 散 系 数 。同 理 ， 应 用 积 分 变 换法求解 得 到温 度 场 如 下： 通过 对裸 置光 纤 光 栅的 温 度 测 量