背景介紹
電磁閥繞組作為電磁熱源，其溫度往往高于其他組件，是最易發(fā)生失效的區(qū)域。由于繞組自身尺寸結(jié)構(gòu)小、繞線密度高等因素，對其溫度的準確測量一直是一個難題。傳統(tǒng)的熱電偶相對尺寸過大，對電磁閥繞組結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，同時金屬傳感器在電磁場中存在電磁干擾。
基于瑞利散射的光頻域反射儀（OFDR）使用光纖傳感技術(shù)，可實現(xiàn)電磁閥內(nèi)部小型繞組多點溫度的實時測量，所布設(shè)的光纖成活率高，排除了應(yīng)變干擾。
測試實驗
繞組測溫系統(tǒng)包括與待測繞組分布式接觸設(shè)置的測溫光纖、光纖傳感解調(diào)儀、接收顯示裝置，如圖1所示。
圖1. 測溫光纖位置布設(shè)示意圖
在繞組骨架外表面設(shè)置有軸向貫通的矩形凹槽，光纖軸向敷設(shè)在矩形凹槽中。敷設(shè)后的光纖表面與最內(nèi)側(cè)繞組內(nèi)表面接觸，用于測量與光纖接觸的最內(nèi)層繞組底部的溫度。另外，在繞組任意兩層漆包線之間緊密繞制一層軸向光纖，用于測量繞組內(nèi)部的溫度。
OSI-S是基于瑞利光頻域反射技術(shù)的高精度分布式光纖傳感系統(tǒng)，測溫精度可達±1.0℃，空間分辨率最小可達1mm，可分布式測量溫度和應(yīng)變，故應(yīng)用于繞組底層溫度測量。
圖2. OSI-S系統(tǒng)測量繞組內(nèi)部溫度試驗圖
如圖2所示，將帶有軸向測溫光纖的繞組施加12V直流電源激勵進行試驗。OSI-S系統(tǒng)通過跳線與矩形槽內(nèi)的光纖連接并向光纖發(fā)射光信號，同時不斷接收和處理光纖反饋回來的光信號，進一步解調(diào)獲得與繞組底層溫度相關(guān)的信息，并發(fā)送至接收顯示裝置，對數(shù)據(jù)進行顯示與存儲。
測試結(jié)果
通過電磁閥熱力學(xué)模型中單獨對繞組部分進行瞬態(tài)求解，并選取與整個光纖傳感長度上對應(yīng)數(shù)據(jù)采樣點相近的二維截點，計算得到繞組底層和內(nèi)部瞬態(tài)溫度變化曲線，并通過試驗曲線對標，其結(jié)果如圖3、4所示。
圖3. 比例電磁鐵繞組內(nèi)部溫度隨時間變化曲線
圖4. 比例電磁鐵繞組底部溫度隨時間變化曲線
分布式光纖測溫方法在電磁閥內(nèi)部小型繞組溫度測量中是可行的，并具有較高的測量精度和測量穩(wěn)定性。這里分布式光纖傳感的測溫誤差主要來源于光纖熔接損耗和設(shè)備自身電路的誤差，同時實驗環(huán)境的非理想狀態(tài)也會對最終結(jié)果有一定影響。
實驗結(jié)論
應(yīng)用分布式光纖傳感技術(shù)可對電磁閥最易發(fā)生熱失效的繞組溫度進行測量，并能實時監(jiān)控和測量電磁閥溫度，同時能標定電磁閥傳熱仿真模型所測結(jié)果，為電磁閥可靠性設(shè)計提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐。
如需下載原文，請移至
題名：Temperature prediction and winding temperature measurement of a solenoid valve
來源：Int. J. Vehicle Design, Vol. 82
作者：Yanyu Liu，Junqiang Xi，F(xiàn)ei Meng
