EFPI光纤超声传感器及其潜在局放检测应用综述

电力设备的绝缘问题是导致电力设备故障和事故的主要原因之一,通过局部放电监测可以提前判断电力设备绝缘状况。目前已有多种针对局部放电的检测方法,其中光纤珐珀(Fabry-Perot,F-P)超声传感器具有抗电磁干扰能力强、绝缘性好、灵敏度高等优势,在超声检测方面得到了众多研究者的青睐。为此概述了几种常用的局部放电检测方法,介绍了光纤F-P腔的干涉原理以及光纤F-P超声传感器的工作机制,重点总结归纳了基于银膜片、聚合物膜片、石墨烯薄膜和硅膜片非本征光纤F-P超声传感器的性能制备方法,同时详细分析了光纤F-P超声传感器在模拟局部放电源的检测和定位中的优势。最后通过介绍微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)技术在光纤F-P超声传感器中的应用现状,对基于MEMS技术的非本征光纤F-P超声传感器在局放检测中的应用前景进行了总结和展望。

基于多孔式敏感膜片的MEMS光纤珐珀传感器及其局部放电检测

基于微机电系统(Micro-electromechanical Systems,MEMS)的非本征光纤珐珀超声传感器具有抗电磁干扰、信号传输距离远、体积小、质量轻等特点,对电力设备中局部放电所释放的超声信号有着良好的检测与定位能力。该型传感器的敏感结构通常为圆形完整膜片,其加工方法相对简单,但是膜片的内外温度差异或压力不平衡会导致传感器性能指标的偏移,减小或消除这种影响是促进光纤珐珀超声传感器工业化应用的基本前提。提出了一种基于多孔式敏感膜片的光纤珐珀超声传感器,敏感膜片采用MEMS工艺制造,其厚度仅有5μm,加工方法简单,成本低廉;进一步地,结合3D打印技术与防水透声膜完成了敏感膜片的保护性封装。实验结果表明:该传感器在液体中具有良好的超声响应,静压灵敏度可达到1.25 V/Pa,距离衰减、方向响应与静态压力等性能与空气中保持相同规律,且通气孔避免敏感膜片内外出现气压不平衡的情况。因此,该传感器在液体中局部放电检测领域展现出较好的应用潜力。