[实用新型]一种实时检测变压器绝缘油中微水含量的光学传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学传感装置，具体是一种实时检测变压器绝缘油中微水含量的光学装置。

背景技术

国外有关资料指出，变压器的寿命实质就是固体绝缘材料的寿命。水分对变压器绝缘油的电性能和物理、化学性能均有很大的危害，从而使固体绝缘遭到永久的破坏。另外加快设备金属部件腐蚀速度并且助长有机酸的腐蚀能力。目前，变压器绝缘油微水检测通常采用对变压器油采样，在实验室使用色谱分析法、卡尔·费休试剂法或库伦法对样品进行检测。这些方法精度高，检测下线可达百万分之一，但存在化学试剂（吡啶）气味臭、污染严重，标准试剂需要现配现用等缺点；更重要的是没有实时监控的能力，只能采用“定期换油”的方式来预防事故的发生，造成了大量的人力、物力和财力的浪费。

表面等离子体共振传感器（surface plasmon resonance sensor, 以下简称SPR传感器）是一种利用激光和金属表面等离子极化子（surface plasmonpolariton）的共振来实现对金属表面的样品进行高精度传感和分析的新型传感器。金属表面折射率的变化会引起激光和金属表面等离子极化子的共振失配，共振失配会引起反射光强变化，强度性SPR传感器就是通过检测该光强变化来进行传感的。

发明内容

本实用新型针对现有的绝缘油微水检测技术污染严重、操作不便以及无法进行实时监控等缺点，设计了一种新型的实时检测绝缘油中微水含量的光学传感装置。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括激光光源、光强探测器、直角棱镜和金属膜，在直角棱镜的斜边上镀有金属膜，所述的金属膜与待测的变压器绝缘油接触，所述的激光光源发出的激光从直角棱镜的直角边入射，经过金属膜反射后，从直角棱镜的另一直角边出射，并由光强探测器接收，通过反射率的变化确定绝缘油中微水含量。

本实用新型具有的有益效果是：

一方面，SPR传感器装置结构简单、体积小，能够进行原位、实时、精确地折射率变化检测，能够方便地安装于变压器油箱的多个需要监控的点，从而实现实时、多点、精确地微水含量检测。另一方面，SPR传感器无需任何外加反引物，使用寿命长，可以重复使用，能够节约成本并且对环境不造成任何污染。

附图说明

图1为本实用新型结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详述：

如图1所示，用于实时检测绝缘油中微水含量的光学传感装置包括激光光源1、光强探测器6、直角棱镜2、金属膜3。

将50nm左右厚的金属膜镀在直角棱镜表面，将光源发出的入射光通过直角棱镜打在金属膜的下表面，在另一侧利用光强探测器测量反射光强。将整个装置安装于变压器油箱上，并且使金属膜与绝缘油5相互接触，从而形成“棱镜-金属膜-绝缘油”的多层结构。当绝缘油中微量水分4的含量发生变化时，绝缘油层的折射率会发生变化，折射率变化会引起金属膜对入射光的反射率发生变化。一定大小的水分含量对应固定的油水混合物折射率大小，因此通过测量金属膜对入射光的反射率，即可得到此时的油水混合物中水分含量大小。通过计算机实时监控金属膜的反射率变化，即可实现对绝缘油中微水含量的监控。

本实施例中直角棱镜材料为BK7，折射率为1.515。金属膜采用金膜，厚度约为50nm。

本实用新型陈述了一种实时检测变压器绝缘油中微水含量的光学传感装置。利用SPR光学传感装置，能够实现对微水含量的多点、实时、精确检测。利用这种光学传感器进行微水含量检测，具有环保、成本低、能够进行实时多点检测等优点。