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，是最易發生失效的區域。由于繞組自身尺寸結構小、繞線密度高等因素，對其溫度的準確測量一直是一個難題。傳統的熱電偶相對尺寸過大，對電磁閥繞組結構產生較大影響，同時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，可實現電磁閥內部小型繞組多點溫度的實時測量，所布設的光纖成活率高，排除了應變干擾。

  測試實驗

  繞組測溫系統包括與待測繞組分布式接觸設置的測溫光纖、光纖傳感解調儀、接收顯示裝置，如圖1所示。

  圖1. 測溫光纖位置布設示意圖

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

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

  圖2. OSI-S系統測量繞組內部溫度試驗圖

  如圖2所示，將帶有軸向測溫光纖的繞組施加12V直流電源激勵進行試驗。OSI-S系統通過跳線與矩形槽內的光纖連接并向光纖發射光信號，同時不斷接收和處理光纖反饋回來的光信號，進一步解調獲得與繞組底層溫度相關的信息，并發送至接收顯示裝置，對數據進行顯示與存儲。

  測試結果

  通過電磁閥熱力學模型中單獨對繞組部分進行瞬態求解，并選取與整個光纖傳感長度上對應數據采樣點相近的二維截點，計算得到繞組底層和內部瞬態溫度變化曲線，并通過試驗曲線對標，其結果如圖3、4所示。

  圖3. 比例電磁鐵繞組內部溫度隨時間變化曲線

  圖4. 比例電磁鐵繞組底部溫度隨時間變化曲線

  分布式光纖測溫方法在電磁閥內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備自身電路的誤差，同時實驗環境的非理想狀態也會對最終結果有一定影響。

  實驗結論

  應用分布式光纖傳感技術可對電磁閥最易發生熱失效的繞組溫度進行測量，并能實時監控和測量電磁閥溫度，同時能標定電磁閥傳熱仿真模型所測結果，為電磁閥可靠性設計提供了強有力的數據支撐。

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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，Fei Meng

  OSI超高精度分布式光纖傳感系統

  廣泛應用于溫度測量。該系統空間分辨率高達1mm，溫度測量精度最高可達±0.1℃，廣泛應用于短距離、高分辨、高精度溫度測量領域。

  昊衡科技

  一家集研發、生產、銷售于一體的高科技公司，專業從事工業級自校準光學測量與傳感技術開發，也是國內唯一一家實現OFDR技術商用化的公司。目前，昊衡科技已推出多款高精度高分辨率產品，主要應用于光學鏈路診斷、光學多參數測量、高精度分布式光纖溫度和應變傳感測試。已與全球多個國家和地區企業建立良好的合作關系，并取得諸多成果。電話：027-87002165官網：http://www.mega-sense.com/公眾號：“昊衡科技”或“大話光纖傳感”

  電話：027-87002165

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  公眾號：“昊衡科技”或“大話光纖傳感”