专利名称：带位置信息的缆型开关量温度传感器及超温点位置测定方法
技术领域：
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种带位置信息的缆型开关量温度传感器
及超温点位置测定方法。
背景技术：
缆型温度传感器与点式温度传感器相比，由于具有可对传感器沿线分布区域的近似连续的各点进行温度监测、安装简单、现场无其他接线的特点，而获得诸如石化、电力、冶炼、仓储、隧道、等行业或场所的广泛应用。目前常用的缆型温度传感器主要有光纤分布式温度传感器和感温电缆两种。 光纤分布式传感器采用了光纤和激光技术，利用光纤的背向拉曼散射温度效应和光时域反射(0TDR)技术进行温度检测。主要优点在于能够检测一根光纤沿线整个长度范围内近似连续的成千上万个温度值，而且由于温度数据携带有位置信息，因此能提供完整的温度分布曲线图。是目前世界上较为先进的一种在线分布式温度检测方法。光纤分布式传感器的主要缺点是最小温敏长度较长^ 0. 25m，对于某些发热点较小的场合难以获得应用，另外其较高的成套价格也制约了其推广应用。 感温电缆是在两根金属导线之间填充一种特殊的负温度系数材料，使两导线间的电阻呈现负温度特性(NTC)。其阻值与温度之间基本符合对数比例关系。通过测量两导线间的电阻可以得到感温电缆沿线的平均温度变化情况。感温电缆的最小温敏长度可达10mm，这是光纤分布式传感器无法比拟的，这也是感温电缆作为缆型传感器的最大优点。其最大缺点为不能提供温度变化的位置信息，所以通常应用在对最小温敏长度要求较高而监测区域又较短的场合。 在很多应用场合，人们对某点的具体温度值是多少并不太关心，更关心的是该点的温度变化是否超过设定值及发生超温的具体位置，而且要求具有非常短的敏感长度及很长的监测区域。
发明内容
针对上述两类缆型温度传感器存在的不足及实际需求，本发明提供一种带位置信息的、最小温敏长度非常短的、监测区域较长的、可恢复式开关量缆型温度传感器及超温点位置测定方法。 本发明由以下方案来实现的 —种带位置信息的缆型开关量温度传感器，其特征在于 所述缆型开关量温度传感器包括温敏开关线阵、位置信号线、地线、电源线，所述温敏开关线阵、位置信号线、地线、电源线并行排列成缆； 其中，温敏开关线阵由若干线状温敏开关以线阵形式排列而成，所述温敏开关在其整个长度范围内均为感温区；
所述温敏开关的两根开关引出线分别跨接到与该温敏开关区段相邻的位置信号 线和地线上，所述温敏开关的电源引出线连接到与该温敏开关区段相邻的电源线上；
各温敏开关均呈开路状态，当缆型传感器某点温度超过设定值时，该点所在的温 敏开关迅速闭合，使该区段的位置信号线和地线短路。 进一步优选，所述温敏开关线阵、位置信号线、地线、电源线并行排列由耐高温防
火PVC护套包裹成缆。所述位置信号线、地线、电源线可以为普通绝缘软导线。 在所述温敏开关阵列中，相邻温敏开关间隔距离优选小于lmm ;所述温敏开关的
两根开关引出线和电源引出线均以最短路径分别连接到与该温敏开关区段相邻的位置信
号线、地线以及电源线上。 本发明还公开了一种根据带位置信息的缆型开关量温度传感器的超温点定位方 法，包括以下步骤 将窄脉冲发生器置于所述缆型开关量温度传感器的一端，所述窄脉冲发生器两个 信号输出端分别与所述传感器的位置信号线和地线相连； 通过窄脉冲发生器向位置信号线注入低压窄脉冲，该窄脉冲沿着位置信号线以匀 速度v向前传播； 直至传播到被温敏开关短路的位置时，由于出现了阻抗失配而形成反射，窄脉冲 被反射回到发送端； 测出窄脉冲从发送到返回所用的时间A t，根据1 = v A t/2就能得到缆型传感器 超温点的准确位置，其中，位置精度及分辨率由温敏开关长度决定。 本发明的优点是能获得整条缆型传感器上任意一点温度超过设定值时的准确位 置信息、最小温敏长度非常短、温度回归后可自动恢复、监测区域较长、可以制造任意动作 温度的传感器等。 本发明适用于整条缆型传感器仅一个点出现温度超过设定值的情况，如果出现一 个以上的点温度超过设定值的情况，只能获得距离窄脉冲发生器最近点的位置信息。
图1是本发明所述实施例1的结构示意图；
图2是图1的截面图； 图3是本发明所述实施例4测定位置的方法示意图。
具体实施例方式
下面根据说明书附图，并结合具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说 明。 把温敏开关线阵、位置信号线、地线、电源线并行排列成缆构成缆型温度传感器， 传感器有三根引出线，分别是位置信号线、地线和电源线。其中温敏开关线阵由若干线状温 敏开关以线阵形式排列而成，本温敏开关在其整个长度范围内均为感温区，其感温区制作 技术采用感温电缆的现有技术，具有最小温敏长度非常短的优点；为避免温敏盲区，温敏开 关与温敏开关之间仅隔开很小的间距；各温敏开关的两根开关引出线分别跨接在该温敏开 关区段相邻的位置信号线和地线之间。正常情况下，各温敏开关均呈开路状态，当缆型传感器某点温度超过设定值时，该点所在的温敏开关迅速闭合，使该区段的位置信号线和地线短路。 本发明超温点位置测定方法为根据电时域反射(ETDR)的回波定位原理，通过窄脉冲发生器向位置信号线注入低压窄脉冲，该窄脉冲沿着位置信号线以匀速度v向前传播，直至传播到被温敏开关短路的位置时，由于出现了阻抗失配而形成反射，窄脉冲被反射回到发送端；测出窄脉冲从发送到返回所用的时间A t，根据1 = v A t/2就能得到缆型传感器超温点的准确位置，位置精度及分辨率主要由温敏开关长度决定。
下面通过几个优选实施例对本发明的技术方案详细说明。 实施例1 :参见图1和图2，把若干线状的温敏开关1以线阵方式排列而成，相邻两温敏开关1的间隔距离《lmm。然后把温敏开关1组成的线阵、位置信号线2、地线3、电源线4并行排列，用耐高温防火PVC护套5将其包裹成缆，其中位置信号线2、地线3、电源线4均为普通绝缘软导线。每个温敏开关1的两根开关引线6分别以最短路径与位置信号线2和地线3相连，温敏开关1的电源引线7以最短路径与电源线4相连。本发明仅有三根引出线，分别是位置信号线2、地线3和电源线4。 实施例2 :在实施例1的基础上，位置信号线2与地线3先绞合后再与温敏开关1线阵、电源线4并行排列，可提高抗干扰能力。 实施例3 :在实施例2的基础上，将位置信号线2和地线3的绞合线与电源线4用
编织金属网屏蔽，再与温敏开关1线阵并行排列，可进一步提高抗干扰能力。
实施例4 :参见图3，测定位置的方法用窄脉冲发生器8向位置信号线2注入低压
窄脉冲信号，该窄脉冲沿着位置信号线2以匀速度v向前传播，直至传播到由于温敏开关1
闭合使位置信号线2与地线3形成短路的位置9时，由于出现阻抗失配而形成反射，窄脉冲
被反射回到发送端。测出窄脉冲从发送到返回所用的时间At，根据1 = vAt/2就得到缆
型传感器超温点的准确位置，位置精度及分辨率主要由温敏开关长度决定。
权利要求
一种带位置信息的缆型开关量温度传感器，其特征在于所述缆型开关量温度传感器包括温敏开关线阵、位置信号线、地线、电源线，所述温敏开关线阵、位置信号线、地线、电源线并行排列成缆；其中，温敏开关线阵由若干线状温敏开关以线阵形式排列而成，所述温敏开关在其整个长度范围内均为感温区；所述温敏开关的两根开关引出线分别跨接到与该温敏开关区段相邻的位置信号线和地线上，所述温敏开关的电源引出线连接到与该温敏开关区段相邻的电源线上；各温敏开关均呈开路状态，当缆型传感器某点温度超过设定值时，该点所在的温敏开关迅速闭合，使该区段的位置信号线和地线短路。
2. 根据权利要求1所述的带位置信息的缆型开关量温度传感器，其特征在于所述缆型开关量温度传感器还进一步包括耐高温防火PVC护套，所述温敏开关线阵、位置信号线、地线、电源线并行排列并进一步由所述耐高温防火PVC护套包裹成缆。
3. 根据权利要求1或2所述的带位置信息的缆型开关量温度传感器，其特征在于所述位置信号线、地线、电源线均为普通绝缘软导线。
4. 根据权利要求1或2所述的带位置信息的缆型开关量温度传感器，其特征在于在所述温敏开关阵列中，相邻温敏开关间隔距离小于lmm ;所述温敏开关的两根开关引出线和电源引出线均以最短路径分别连接到与该温敏开关区段相邻的位置信号线、地线以及电源线上。
5. 根据权利要求1或2所述的带位置信息的缆型开关量温度传感器，其特征在于位置信号线与地线先绞合后再与所述电源线、温敏开关线阵并行排列，可提高抗干扰能力。
6. 根据权利要求5所述的带位置信息的缆型开关量温度传感器，其特征在于所述位置信号线和地线的绞合线与电源线用编织金属网屏蔽后，再与所述温敏开关线阵并行排列，进一步提高抗干扰能力。
7. —种根据以上任一权利要求所述的带位置信息的缆型开关量温度传感器的超温点定位方法，其特征在于将窄脉冲发生器置于所述缆型开关量温度传感器的一端，所述窄脉冲发生器两个信号输出端分别与所述传感器的位置信号线和地线相连；通过窄脉冲发生器向位置信号线注入低压窄脉冲，该窄脉冲沿着位置信号线以匀速度V向前传播；直至所述窄脉冲传播到被温敏开关短路的位置时，由于出现了阻抗失配而形成反射，窄脉冲被反射回到发送端；测出所述窄脉冲从发送到返回所用的时间At，根据1 = vAt/2就能得到缆型传感器超温点的准确位置，其中，位置精度及分辨率由温敏开关长度决定。
全文摘要
一种带位置信息的缆型开关量温度传感器及超温点位置测定方法，传感器由温敏开关线阵、位置信号线、地线、电源线并排成缆构成，温敏开关线阵由若干整个长度范围内均为感温区的线状温敏开关以线阵形式排列而成；温敏开关在正常情况下呈开路状态，一旦温度超过设定值时将迅速闭合；各温敏开关的两根开关引出线分别跨接到与该温敏开关区段相邻的位置信号线和地线上，当传感器某点超温时对应位置的位置信号线和地线被短路。测定时向位置信号线注入低压窄脉冲，该脉冲沿着位置信号线传播到短路位置时，由于阻抗失配发生反射，测出从发送到返回所用的时间Δt，根据l＝vΔt/2即得超温点准确位置。本发明具有能获得超温点的具体位置信息、敏感长度非常短和监测区域较长等优点。
文档编号G01K3/00GK101738267SQ200910191950
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者张超曾, 扶新, 段沽坪, 贺俊杰, 高潮 申请人:重庆大学