无线温度传感器和无线温度传感器的控制方法与流程

本技术涉及测温领域，具体而言，涉及一种无线温度传感器、无线温度传感器的控制方法和温度监测系统。

背景技术：

1、伴随着电力物联网的发展，各种电气设备不断升级，其工作的电压和电流都在不断增大，设备发热现象也不断显著，而温度是电力设备是否处于正常工作状态下的重要表征，通过对电力设备关键部位工作温度的实时监测来判断电力设备是否运行在正常状态下，可以及时掌握其运行状态，进而判断整个系统的运作状态，避免更危险的事故发生。对于高压电缆，接头处又是关键的发热和故障隐患点，故对电缆中间接头处的温度实时监测是很必要的。

2、传统的测温光纤仅布置在电缆表皮或屏蔽层外，不能直接接触导体，不能直接监测电缆接头导体线芯的运行温度状态，只能监测电缆表面或绝缘层外的温度情况，无法及时准确的测量电缆接头内部的温度。并且电缆接头的内部空间极其狭小，密封，还具有较强的电磁干扰，而现有的温度传感器不仅尺寸过大，并且稳定性较差、寿命短。

3、目前用于监测电缆接头温度的方法还有分布式光纤测温、热电偶测温等。其中，布式光纤测温利用光在光导纤维中传输时产生的自发拉曼(raman)散射和光时域反射(otdr)原理来获取空间温度分布信息：如果在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲，激光在光纤中向前传播时将自发产生拉曼散射光波，拉曼散射光波的强度受所在光纤散射点的温度影响而有所改变，通过获取沿光纤散射回来的背向拉曼光波，可以解调出光纤散射点的温度变化。分布式光纤测温系统结构由测温光纤光分析仪组成。利用拉曼散射和光时域反射。拉曼散射技术实现温度测量，光时域反射实现温度定位，光纤测温系统能够实现连续测量光纤沿线的温度情况，测距离在可达30公里,空问定位精度达到米的数量级，能够进行不简断的自动测量，特别适宜于需要长距离、大范围多点测量的应用场合。当向光纤中注入光脉冲，会发生拉曼散射，一部分是背向散射，一部分前向散射光。光纤上都会有不用的散射点。根据背向散射信号的时间和强度可以分析出具体的温度和温度位置。

4、其中，分布式光纤系统具有如下特点：

5、1)系统产品使用的光纤或光缆感温，具有在高电压、强腐蚀、核辐射和强电磁干扰等恶劣环境下工作，传感光缆坚固耐用，易于组网等优点。

6、2)一根光纤能够提供上万个测量点的信息，安装快捷简便且成本低廉。

7、3)光纤具有耐高温(能够承受超过700℃的高温)、抗腐蚀、抗电磁、无静电、无辐射干扰的特质和长寿命的特质，适用于各种复杂恶劣环境。

8、4)系统提供多分区、实时监测和报警功能。自动数据和报警传输。

9、另外，热电偶是一种感温元件，是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，再通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。塞贝克效应原理测温度的原理是将不同材料的导体a、b接成闭合回路，接触测温点的一段称测量端，一端称参比端。若测量端和参比端所处温度t和t0不同，则在回路的a、b之间就产生一热电势eab(t，t0),这种现象称为塞贝克效应即热电效应。eab大小随导体a、b的材料和两端温度t和t0而变，这种回路称为原型热电偶。在实际应用中，将a、b的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处。而将参比端分开，用导线接入显示仪表，并保持参比端接点温度t0稳定。显示仪表所测电势只随被测温度t而变化。两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端)，另一端叫做冷端(也称为补偿端)；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。

10、虽然已有的温度传感器器件可以完成对温度的监测问题，但是由于不考虑传感器的无线无源的设计以及测温精度等问题，因而在很多特定的环境和场景下温度传感器都不能实时准确的测温以及长时间工作，从而导致测量的温度不及时、不精确、设备使用不长久以及维修拆卸不便利。

11、其中，分布式光纤在电缆测温的应用场景中最大的局限在于其只能测量电缆外部的温度，这导致两个严重的问题：

12、1)其测温点是电缆外侧，对其内部的温度需要通过算法反推，结果的精确度受环境等外界因素影响很大，很难准确反映电缆内部温度；

13、2)因为其测温点是电缆外侧，所以无法及时反映电缆内部的异常情况，这对于预警和故障处理造成了严重的延时。

14、另外，热电偶测温也有如下缺点：

15、1)信号调理复杂：将热电偶电压转换成可用的温度读数必需进行大量的信号调理。一直以来，信号调理耗费大量设计时间，处理不当就会引入误差，导致精度降低。

16、2)精度低：除了由于金属特性导致的热电偶内部固有不精确性外，热电偶测量精度只能达到参考接合点温度的测量精度，一般在1℃和2℃内。

17、3)易受腐蚀：因为热电偶由两种不同的金属所组成，在一些工况下，随时间而腐蚀可能会降低精度。因此，它们可能需要保护；且保养维护必不可少。

18、4)抗噪性差：当测量毫伏级信号变化时，杂散电场和磁场产生的噪声可能会引起问题。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种无线温度传感器、无线温度传感器的控制方法和温度监测系统，以至少解决现有的温度传感器无法及时准确的测量电缆接头内部的温度，且稳定性较差、成本高、寿命短的问题。

2、为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种无线温度传感器，所述无线温度传感器包括：壳体，具有容纳腔；铁氧体薄膜，所述铁氧体薄膜设置在所述容纳腔内，其中，所述铁氧体薄膜的磁导率随着待测对象的温度的变化而变化；设置有谐振回路的电路板，设置在所述容纳腔内且位于所述铁氧体薄膜的一侧，所述铁氧体薄膜与所述谐振回路的电路板之间的距离在预设范围内。

3、可选地，所述壳体包括柔性绝缘聚合物，所述铁氧体薄膜包括镍锌铁氧体。

4、可选地，所述铁氧体薄膜包括在温度处于10℃-100℃的范围内的情况下，磁导率的变化率大于或者等于-0.2％/℃的铁氧体材料。

5、可选地，所述电路板包括：介质层；第一金属板，所述第一金属板设置在所述介质层的部分第一表面上，其中，所述第一表面和所述铁氧体薄膜正对设置且为所述介质层靠近所述铁氧体薄膜的一侧表面；第一感应线圈，所述第一感应线圈设置在所述介质层的部分第一表面上，且所述第一感应线圈的一端与所述第一金属板连接；第二金属板，所述第二金属板设置在所述介质层的部分第二表面上，所述第二表面为所述介质层的与所述第一表面相对的表面；第二感应线圈，所述第二感应线圈设置在所述介质层的部分第二表面上，且所述第二感应线圈的一端与所述第二金属板连接，所述第二感应线圈的绕线方向与所述第一感应线圈的绕线方向相反。

6、可选地，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈的形状为平面螺旋状，所述第一金属板位于所述第一感应线圈的中心位置，所述第二金属板位于所述第二感应线圈的中心位置。

7、根据本技术的另一方面，提供了一种任意一种所述的无线温度传感器的控制方法，包括：获取谐振回路的实时相关参数，所述实时相关参数包括至少以下之一：所述谐振回路的实时谐振频率、所述谐振回路的实时信号幅度、所述谐振回路的谐振品质因数；根据所述实时相关参数，确定电缆接头内部的导体连接管的温度，其中，所述导体连接管的温度与所述谐振回路的相关参数之间存在映射关系。

8、可选地，所述实时相关参数为一个，根据所述实时相关参数，确定电缆接头内部的导体连接管的温度，包括：获取第一映射关系，所述第一映射关系为历史相关参数与所述谐振回路的历史电感值之间的映射关系；获取第二映射关系，所述第二映射关系为所述谐振回路的历史电感值与所述导体连接管的历史温度之间的映射关系；根据所述实时相关参数和所述第一映射关系，确定所述谐振回路的实时电感值；根据所述谐振回路的实时电感值和所述第二映射关系，确定所述导体连接管的实时温度。

9、可选地，所述实时相关参数为多个，所述实时相关参数仅包括所述谐振回路的实时谐振频率，或者，包括所述谐振回路的实时谐振频率和所述谐振回路的实时信号幅度、所述谐振回路的谐振品质因数中的至少之一，根据所述实时相关参数，确定电缆接头内部的导体连接管的温度的过程中，所述方法还包括如下至少之一：在所述实时相关参数包括所述谐振回路的实时谐振频率和所述谐振回路的实时信号幅度的情况下，确定所述实时谐振频率和所述实时信号幅度的权重分别为第一权重因子和第二权重因子，其中，所述第一权重因子大于所述第二权重因子；在所述实时相关参数包括所述谐振回路的实时谐振频率和所述谐振回路的谐振品质因数的情况下，确定所述实时谐振频率和所述实时信号幅度的权重分别为第三权重因子和第四权重因子，其中，所述第三权重因子大于所述第四权重因子；在所述实时相关参数包括所述谐振回路的实时谐振频率、所述谐振回路的实时信号幅度和所述谐振回路的谐振品质因数的情况下，确定所述实时谐振频率、所述实时信号幅度和所述谐振回路的谐振品质因数权重分别为第五权重因子、第六权重因子和第七权重因子，其中，所述第五权重因子大于所述第七权重因子，所述第七权重因子大于所述第六权重因子，所述相关参数的权重因子为所述相关参数对所述谐振回路的电感值的影响程度。

10、可选地，在确定所述相关参数的权重因子之后，所述方法还包括：根据所述实时相关参数，确定电缆接头内部的导体连接管的温度，包括：获取各所述相关参数的权重因子，所述相关参数的权重因子为所述相关参数对所述谐振回路的电感值的影响程度；获取第三映射关系，所述第三映射关系为多个历史相关参数与所述谐振回路的历史电感值之间的映射关系；根据多个所述实时相关参数和所述第三映射关系，确定各所述相关参数对应的所述谐振回路的中间电感值；根据各所述权重因子以及对应的各个所述中间电感值，计算所述谐振回路的实时电感值为各所述权重因子与对应的所述中间电感值的乘积之和；根据所述谐振回路的实时电感值和第二映射关系，确定所述导体连接管的实时温度，所述第二映射关系为所述谐振回路的历史电感值与所述导体连接管的历史温度之间的映射关系。

11、根据本技术的另一方面，提供了一种温度监测系统，包括：控制器，用于执行任意一种所述的无线温度传感器的控制方法；无线温度传感器，所述无线温度传感器为任意一种所述的无线温度传感器，所述无线温度传感器安装在电缆接头内部。

12、应用本技术的技术方案，上述无线温度传感器，包括壳体，具有容纳腔；铁氧体薄膜，铁氧体薄膜设置在容纳腔内，其中，铁氧体薄膜的磁导率随着待测对象的温度的变化而变化；设置有谐振回路的电路板，设置在容纳腔内且位于铁氧体薄膜的一侧，铁氧体薄膜与谐振回路的电路板之间的距离在预设范围内。本技术采用铁氧体薄膜本身具有的磁导率随温度变化的特性，根据铁氧体薄膜的磁导率变化影响谐振回路各参数的变化，通过采集谐振回路各参数的变化可以推算出导体连接管的温度，在准确测量电缆接头内部温度的同时实现电磁隔离，解决了现有的温度传感器无法及时准确的测量电缆接头内部的温度，且稳定性较差、成本高、寿命短的问题。