摘要：多零部件在长期的运行下，会由于工作时间积累而出现温度过高的情形，使得一些工作设备发热。如果这一现象不能够被人们发现和处理，那么就会形成很严重的安全隐患，因此需要通过利用声表面波传感测温技术来对变电站的工作温度进行检测。但是由于该测温技术是新兴起的一种测温技术，人们在这方面的发展和研究都还处于初期阶段，其使用的安全及实用性方面都存在一定缺陷。为了推进声表面波传感器的技术研究，基于笔者的一些工作经验以及个人理解，在本文中主要对声表面波的技术和工作原理进行了介绍，并对声表面波在变电站工作温度的检测应用进行了相应的说明，希望借此来有效地解决过去测温技术中面临的一些实用性及可靠性的工作问题。
关键词：声表面波传感器；变电站测温工作；应用；
随着我国经济的快速发展，人民的日益生活需求也在不断增长。在当前阶段，变电站的稳定运行给人们的生活质量提供了更强有力的保障。但是由于实际的变电站工作在其正常情况下会受到温度的影响，因此需要对变电站工作的温度进行采集和跟踪，通过借助声表面波传感器测温技术可以实现这一效果。
一、技术的简介
声表面波实际上是一种其能量能集中在固体表面传输的弹性波，在传输过程中，通过固体的半空间介质来对信号进行表面传输，因此人们又把它称为表面声波。该波在实际的运用过程中有以下几个特点：首先，波长非常短，并且传播的器件尺寸也非常小。在电磁波的运用领域，一般采用电磁波原理器件的尺寸与其波长都是成正比关系的，然而声表面波的波长仅仅为普通电磁波波长的十万分之一，因此，通过利用该声表面波的技术所形成的器件尺寸一般都比较小，所以其器件的设计和安装方式有很多种。其次，声表面波对应的器件生产非常容易。由于应用于声表面波材料生产在半导体工艺方面制作非常简单，因此在生产方面可以大量进行批处理，并且生产工艺稳定性较高。再次，声表面波的使用灵活性非常强，这主要是由于声表面波的波长较短形成的。在实际情况下，声表面波在变电站的固体表面传输时，其速度非常慢，因此可以体现其良好的瞬时性。在对信号进行变换和传递时，对于波传输信息的跟踪将具有更灵活和更全面的可操作性。最后，声表面波抗干扰性非常强。由于其表面波幅度的动态范围能达到的值非常大，因此对外界信号的干扰具有很强的适应性。这一特征可以保证声表面波在传输过程中的稳定性，即使外界冲击能对传输的信息造成一定影响，但由于声表面波的抗干扰特点，也可以充分利用这一优点来保证信息传输的安全稳定性。
二、声表面波传感器在变电站测温工作中的应用
1.声表面波传感器的工作模式。声表面波传感系统包括了发射器、接收器、声表面波器件、通信频道四部分。此时发射器和接收器共同组成了一个单一模块，解读器通过接收功率并传唤来保障信号的连续传输。一般情况下，声表面波器件所获取的功率频率一般具有一定的约束，通过降低最大的发射功率来获取到相应的平均功率，根据各向同性的发射特点来对接收的信号进行整体发射。声表面波器件在加工时，一般采用了石英晶体来制成，此时通过在外部加上一段正弦声波电压，通过底部的传播功能来将其信号进行输出。声表面波传感器在工作时，起主导作用的是压电效应，因此在对其进行设计时需要考虑的因素有很多种，比如设备的尺寸、效率及敏感程度等。在一般情况下，深表面波传感的信号频率范围从几十赫兹到几十万赫兹，传感器的敏感程度通过改变声表面波的速度来控制传送的信号频率，通过这样来保障信号的可调。
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2.诊断技术。由于变电站是整个电网工程中的一个重要组成分之，因此需要保障变电站的工作温度能够实时检测，从而达到电力系统的工作能够顺畅。在对变电站的工作温度进行检测时，需要对变电站设备中的一些工作线路进行诊断工作。由于设备的复杂性，工作人员很难通过实际来对变电站的内部设备进行接触和检测，因此这就需要借助先进的声表面波传感器设备来对其工作进行合理的开展。声表面波传感器温度检测设备就是对变电站工作温度的检测设备之一，但是在实际的应用上面其工作的开展比较不成熟，这是由于当前所采用的声表面波温度监测技术是新兴起的一种技术，人们对于其相应的研究工作并不多。在实际的检测过程中，传感器设备通过捕捉变电站设备表面温度所传递的波形，并通过数据传输和处理来转换成电信号，通过电信号的反映来为人们的温度监测提供数据。
3.声表面波传感器的数据处理。因为声表面波传感器技术在检测工作温度中需要对各方面的设备进行全面的检测，为了更好的了解变电站设备内部的工作温度数据，那么就需要通过信号处理设备来对捕捉的声表面波结构进行数据的转变。此时在实际的数据处理中，通过给波形的两侧加上正电压，并通过波介质来对数据进行传播，并通过信号的转变将其形成的电信号进行输出。在传递过程中，由于受到多种因素的干扰，因此可能所传递的数据信息不稳定。
4.系统实时性分析。通过底层测试和应用测试对系统实时性进行验证。底层测试避开人机界面，从软件底层入手，测试硬件速度以及软件数据传输速度，测试系统实时性；应用测试则是对整个系统的测试，即从探头采集信息开始，到系统软件处理完成并在监控机界面显示整个过程的实时性。温度变化是缓慢而长期的过程，作为运行监测用的变电站测温系统，对实时性的要求并不高。经过上述测试后表明，基于声表面波温度传感器的在线测温系统在实时性方面完全可以满足变电站实际应用的需要。若测温系统出现测温错误或系统失效就极有可能造成对变电站设备运行状况的误判，从而导致事故，因此，变电站测温系统对可靠性有较高的要求。系统可靠性主要通过2 个方面来保证：系统本身软/硬件的可靠性和系统冗余配置。在系统软件方面，其软件设计参照了IEC 国际标准，结构合理，语言简练，并经过长时间测试，具有较高的可靠性；系统硬件配置合理，质量可靠，并经过各项测试，也具有较高的可靠性。在系统冗余方面，可以根据需要对探头、数据采集器以及监控上位机进行冗余配置以提高系统可靠性。例如，可对特殊测点采取多个探头检测，对重要数据可通过多个数据采集器同时采集等等。此外还需要借助系统的自动记录功能来形成温度值的变化曲线。此时工作人员还需要了解过去的温度变化情况来观测和预测温度曲线的未来变化情况，最终通过数据的处理和记录来更加直观和方便地提供数据的信息支持，保证对变电站的工作温度追踪能够彻底。
由于变电站的工作环境及工作精度非常的复杂，因此，为了克服这些工作困难，我国一些专家已经开发出了应用于智能变电站中的温度检测，这种设备就是声表面波传感器。这些专家并且对声表面波的工作机理及发射接收系统进行了研究，与此同时，还构建了更加智能的基于声表面波传感器的变电站温度检测系统。通过一些实验结果数据表明可以发现，利用声表面波传感器可以很良好的对智能变得站的工作温度进行跟踪和监测，全面实现对变电站的工作性能及情况进行跟踪目标。
参考文献：
[1]王琼.无源无线声表面波温度传感器的设计[D].浙江大学，2017.
[2]尹海晶.基于红外测温技术的电力变压器过热故障在线监测系统的设计与开发[D].南京理工大学，2017.
[3]林蔚.脉冲位置结合相位调制的声表面波射频标签的研究[D].上海交通大学，2019.
论文作者:徐元炜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/19
标签：表面波论文; 变电站论文; 测温论文; 传感器论文; 系统论文; 工作论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第5期论文;