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DE102017223412A1 - Arrangement and automated method for non-contact temperature measurement - Google Patents

Arrangement and automated method for non-contact temperature measurement Download PDF

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DE102017223412A1
DE102017223412A1 DE102017223412.1A DE102017223412A DE102017223412A1 DE 102017223412 A1 DE102017223412 A1 DE 102017223412A1 DE 102017223412 A DE102017223412 A DE 102017223412A DE 102017223412 A1 DE102017223412 A1 DE 102017223412A1
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DE
Germany
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optical
signal
reflection
test
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017223412.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Harry Hedler
Alexander Michael Gigler
Daniel Horcher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Abstract

Die Erfindung gibt eine Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung an, aufweisend:
- ein Testobjekt (18),
- eine mit dem Testobjekt (18) in Wirkverbindung stehende Testfläche (1), die ausgebildet ist, ein optisches Messsignal (5) zu reflektieren, wobei der Grad der Reflexion (R) von der Temperatur (T) der Testfläche (1) abhängig ist, und
- eine Messvorrichtung (16), die ausgebildet ist, das optische Messsignal (5) auf die Testfläche (1) zu strahlen und ein von der Testfläche (1) reflektiertes optisches erstes Reflexionssignal (6) zu empfangen und dessen Intensität (R) zu ermitteln.
Ein zugehöriges Verfahren zur Temperaturmessung wird ebenfalls angegeben.

Figure DE102017223412A1_0000
The invention provides an arrangement for non-contact temperature measurement, comprising:
a test object (18),
a test area (1) operatively connected to the test object (18), which is designed to reflect an optical measuring signal (5), the degree of reflection (R) being dependent on the temperature (T) of the test area (1) , and
- A measuring device (16) which is adapted to radiate the optical measuring signal (5) on the test surface (1) and receive from the test surface (1) reflected optical first reflection signal (6) and to determine its intensity (R) ,
An associated method for temperature measurement is also given.
Figure DE102017223412A1_0000

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf die Temperaturmessung der Oberfläche von Objekten, insbesondere bei widrigen Messbedingungen wie Hitze oder elektromagnetische Strahlung, aus der Distanz. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Anordnung und ein Verfahren zur berührungslosen Temperaturmessung.The invention relates to the temperature measurement of the surface of objects, in particular under adverse measurement conditions such as heat or electromagnetic radiation, from a distance. In particular, the invention relates to an arrangement and a method for non-contact temperature measurement.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine kontinuierliche Temperaturmessung und Temperaturüberwachung, insbesondere bei elektrischen Einrichtungen und Geräten, ist von großer Bedeutung. Bekannte Lösungen, wie zum Beispiel bei Transformatoren angewandt, messen die Transformatoröltemperatur, die sich an der Wandung eines Transformatorgehäuses ausbildet. Die derartig ermittelte Temperatur sagt aber nur bedingt und auch nur zeitverschoben etwas über den tatsächlichen Zustand der Transformatorwicklungen und deren thermische Belastung aus. „Hotspots“ oder deren Umgebung können nicht genau genug vermessen werden.Continuous temperature measurement and temperature monitoring, especially in electrical equipment and devices, is of great importance. Known solutions, such as used in transformers, measure the transformer oil temperature that forms on the wall of a transformer housing. However, the temperature determined in this way says only to a limited extent and only slightly in time something about the actual state of the transformer windings and their thermal load. "Hotspots" or their environment can not be measured accurately enough.

Die Offenlegungsschrift WO 2002/023562 A1 zeigt ein Beispiel für eine Temperaturmessung im Inneren eines Transformators gemäß Stand der Technik.The publication WO 2002/023562 A1 shows an example of a temperature measurement inside a transformer according to the prior art.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine alternative Lösung anzugeben, die eine robuste und verlässliche Temperaturmessung auch im Inneren von Geräten und Einrichtungen ermöglicht.It is an object of the invention to provide an alternative solution that enables a robust and reliable temperature measurement even inside equipment and facilities.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Anordnung und dem Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, the stated object is achieved with the arrangement and the method of the independent claims. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß erfolgt die Temperaturmessung berührungslos mi optischen Mitteln. Für Testobjekte, die elektrisch nicht kontaktierbar sind, wie z.B. galvanisch getrennte Hochspannungsbaugruppen oder ähnliche nicht zugängliche Baugruppen, ist eine berührungslose Temperaturmessung von Vorteil. Insbesondere bei großen Transformatoren, die in Öl gelagert sind, ist die punktuelle Bestimmung der Temperatur der Spulenwicklung von großem Interesse, um beispielsweise elektrische Leistungen aktiv nach dieser bisher nicht zugänglichen Größe regeln zu können.According to the invention, the temperature measurement takes place without contact mi optical means. For test objects which are not electrically contactable, e.g. galvanically isolated high voltage assemblies or similar inaccessible assemblies, a non-contact temperature measurement is beneficial. In particular, in large transformers, which are stored in oil, the selective determination of the temperature of the coil winding of great interest, for example, to be able to actively regulate electrical power to this previously inaccessible size.

Die erfindungsgemäße Idee stützt sich dabei auf folgende Überlegungen und Erkenntnisse:

  • - Wird ein Körper mit Licht bestrahlt, kann von dessen Oberfläche ein Signal des reflektierten (oder transmittierten) Lichtanteiles empfangen werden.
  • - Da Körper aus Molekülen und deren Verbindungen bestehen, sind deren physikalische Eigenschaften - auch die optischen - in der Regel temperaturabhängig.
  • - Ist von der zu bestimmenden Oberfläche die Abhängigkeit der Reflexion (bzw. Transmission) von der Temperatur bekannt, kann dieser Zusammenhang im Umkehrschluss zur Temperaturmessung verwendet werden.
  • - Wird ein Körper (eine Flüssigkeit, ein Gas) bestrahlt, wird sich bei einer Temperaturänderung desselben das Reflexions- bzw. Transmissionssignal verändern.
  • - Um eine sehr hohe Temperaturauflösung zu erhalten, ist es vorteilhaft, dass die zu messende Oberfläche (= Testfläche) eine sehr hoher Temperaturabhängigkeit der optischen Eigenschaften besitzt.
  • - Das kann u.a. mit optischen Spiegeln erreicht werden (z.B. durch einen dielektrischen mehrfachbeschichteten Spiegel oder einen doppelbrechende Kristalle).
  • - Um messtechnisch höhere Genauigkeiten und Stabilitäten zu erzielen, ist die Nutzung eines Referenzsignals (= Referenzfläche), dessen Temperaturabhängigkeit ebenfalls bekannt ist oder gar keine Temperaturabhängigkeit aufweist, von Vorteil. Dabei muss das Referenzsignal über dieselbe Messstrecke ermittelt werden.
The idea according to the invention is based on the following considerations and findings:
  • - If a body is irradiated with light, from the surface of which a signal of the reflected (or transmitted) light component can be received.
  • - Since bodies consist of molecules and their compounds, their physical properties - including the optical - are usually temperature-dependent.
  • If the dependence of the reflection (or transmission) on the temperature is known from the surface to be determined, this relationship can be used in reverse to the temperature measurement.
  • - If a body (a liquid, a gas) is irradiated, the reflectance or transmission signal will change as the temperature changes.
  • - To obtain a very high temperature resolution, it is advantageous that the surface to be measured (= test surface) has a very high temperature dependence of the optical properties.
  • - This can be achieved, inter alia, with optical mirrors (eg by a dielectric multilayered mirror or a birefringent crystal).
  • - To achieve metrologically higher accuracies and stabilities, the use of a reference signal (= reference surface), whose temperature dependence is also known or has no temperature dependence, is advantageous. The reference signal must be determined over the same measuring path.

Die Erfindung beansprucht eine Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung, aufweisend:

  • - ein Testobjekt,
  • - eine mit dem Testobjekt in Wirkverbindung stehende Testfläche, die ein optisches Messsignal reflektiert, wobei der Grad der Reflexion von der Temperatur der Testfläche abhängig ist, und
  • - eine Messvorrichtung, die das optische Messsignal auf die Testfläche strahlt und ein von der Testfläche reflektiertes optisches erstes Reflexionssignal empfängt und dessen Intensität ermittelt.
The invention claims an arrangement for non-contact temperature measurement, comprising:
  • - a test object,
  • a test area operatively connected to the test object which reflects an optical measurement signal, the degree of reflection being dependent on the temperature of the test area, and
  • a measuring device which radiates the optical measuring signal onto the test surface and receives an optical first reflection signal reflected from the test surface and determines its intensity.

Durch die Anordnung ist auch umfasst, dass die Testfläche Teil des Testobjekts ist.The arrangement also includes that the test area is part of the test object.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Temperaturmessung auch im Inneren von Geräten und Einrichtungen robust und verlässlich gemessen werden kann.The invention has the advantage that a temperature measurement can be measured robustly and reliably even in the interior of equipment and devices.

In einer Weiterbildung kann die Anordnung eine Steuer- und Auswerteeinrichtung aufweisen, die aus der Intensität des ersten Reflexionssignals die Temperatur der Testfläche ermittelt. In a development, the arrangement may have a control and evaluation device which determines the temperature of the test area from the intensity of the first reflection signal.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Messvorrichtung mindestens eine Lichtleitfaser, insbesondere eine Glasfaser, aufweisen, in der das optische Messsignal und das erste Reflexionssignal optisch geführt werden.In a further embodiment, the measuring device may comprise at least one optical fiber, in particular a glass fiber, in which the optical measuring signal and the first reflection signal are optically guided.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Messvorrichtung eine optische Lichtquelle, insbesondere eine LED oder einen Halbleiterlaser, aufweisen, die das Messsignal aussendet.In a further embodiment, the measuring device can have an optical light source, in particular an LED or a semiconductor laser, which emits the measuring signal.

In einer weiteren Ausbildung kann die Messvorrichtung einen optischen ersten Empfänger aufweisen, der das erste Reflexionssignal empfängt.In a further embodiment, the measuring device may have an optical first receiver which receives the first reflection signal.

In einer Weiterbildung kann die Anordnung zusätzlich aufweisen:

  • - eine mit dem Testobjekt in Wirkverbindung stehende Referenzfläche, die das optische Messsignal zu reflektiert,
  • - wobei die Messvorrichtung das optische Messsignal auf die Referenzfläche strahlt und ein von der Referenzfläche reflektiertes optisches zweites Reflexionssignal empfängt und dessen Intensität ermittelt.
In a development, the arrangement may additionally include:
  • a reference surface operatively connected to the test object, which reflects the optical measuring signal,
  • - Wherein the measuring device radiates the optical measuring signal to the reference surface and receives a reflected from the reference surface optical second reflection signal and determines its intensity.

Durch die Anordnung ist auch umfasst, dass die Referenzfläche Teil des Testobjekts ist.The arrangement also includes that the reference surface is part of the test object.

Dadurch können Fehler, die sich auf eine Veränderung der Messstrecke beziehen, im ersten Reflexionssignal kompensiert werden.As a result, errors that relate to a change in the measuring path can be compensated in the first reflection signal.

In einer Weiterbildung kann der Grad der Reflexion von der Temperatur der Referenzfläche unabhängig sein.In a development, the degree of reflection can be independent of the temperature of the reference surface.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet und programmiert sein, die Intensität des ersten Reflexionssignals mit der Intensität des zweiten Reflexionssignals zu normieren.In a further embodiment, the control and evaluation device can be designed and programmed to normalize the intensity of the first reflection signal with the intensity of the second reflection signal.

In einer weiteren Ausführungsform kann in der Lichtleitfaser das zweite Reflexionssignal geführt werden.In a further embodiment, the second reflection signal can be guided in the optical fiber.

Des Weiteren können die Testfläche und/oder die Referenzfläche als Bragg-Spiegel ausgebildet sein.Furthermore, the test surface and / or the reference surface may be formed as a Bragg mirror.

In einer Weiterbildung kann das Testobjekt ein in einer ölgefüllten Transformatorwanne gelagerter Transformator sein.In a development, the test object may be a transformer mounted in an oil-filled transformer tank.

Die Erfindung beansprucht auch ein automatisiertes Verfahren zur berührungslosen Temperaturmessung an einem Testobjekt, mit folgenden Schritten:

  • - Einstrahlen eines optischen Messsignals auf eine mit dem Testobjekt in Wirkverbindung stehende Testfläche,
  • - Empfangen des von der Testfläche reflektierten optischen ersten Reflexionssignals, wobei der Grad der Reflexion von der Temperatur der Testfläche abhängig ist, und
  • - Ermittlung der Intensität des ersten Reflexionssignals, wobei die Intensität ein Maß für die Temperatur ist.
The invention also claims an automated method for non-contact temperature measurement on a test object, comprising the following steps:
  • Irradiating an optical measuring signal to a test area which is in operative connection with the test object,
  • Receiving the optical first reflection signal reflected from the test area, wherein the degree of reflection depends on the temperature of the test area, and
  • - Determining the intensity of the first reflection signal, wherein the intensity is a measure of the temperature.

In einer Weiterbildung des Verfahrens gibt es folgende zusätzlichen Schritte:

  • - Einstrahlen des optischen Messsignals auf eine mit dem Testobjekt in Wirkverbindung stehende Referenzfläche,
  • - Empfangen des von der Referenzfläche reflektierten optischen zweiten Reflexionssignals,
  • - Ermittlung der Intensität des zweiten Reflexionssignals und
  • - Normierung der Intensität des ersten Reflexionssignals mit der Intensität des zweiten Reflexionssignals.
In a further development of the method, there are the following additional steps:
  • Irradiating the optical measurement signal to a reference surface operatively connected to the test object,
  • Receiving the reflected second optical reflection signal from the reference surface,
  • - Determining the intensity of the second reflection signal and
  • - Normalization of the intensity of the first reflection signal with the intensity of the second reflection signal.

In einer Weiterbildung kann das Testobjekt ein in einer ölgefüllten Transformatorwanne gelagerter Transformator sein. In a development, the test object may be a transformer mounted in an oil-filled transformer tank.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen von Ausführungsbeispielen anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following explanations of exemplary embodiments with reference to schematic drawings.

Es zeigen:

  • 1: ein Blockschaltbild einer Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung mit einer optischen Freiraumausbreitung,
  • 2: ein Blockschaltbild einer Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung mit einer Lichtleitfaser,
  • 3: ein Schaublid des Signalverlaufs eines optischen ersten Reflexionssignals,
  • 4: ein Schaubild des Signalverlaufs eines optischen zweiten Reflexionssignals,
  • 5: ein Schaubild der wellenlängenabhängigen Reflexion an einem dielektrischen Spiegel bei Raumtemperatur,
  • 6: ein Schaubild der wellenlängenabhängigen Reflexion an einem dielektrischen Spiegel bei 130 Grad Celsius und
  • 7: ein Schaubild der temperaturabhängigen Reflexion an einem dielektrischen Spiegel und
  • 8: ein Blockschaltbild einer Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung.
Show it:
  • 1 FIG. 2 is a block diagram of a non-contact temperature measurement arrangement with free-space optical propagation. FIG.
  • 2 FIG. 1 is a block diagram of a non-contact temperature measurement arrangement with an optical fiber. FIG.
  • 3 FIG. 2: a diagram of the waveform of an optical first reflection signal, FIG.
  • 4 FIG. 2 is a graph of the waveform of an optical second reflection signal. FIG.
  • 5 FIG. 4 is a graph of wavelength dependent reflection at a room temperature dielectric mirror. FIG.
  • 6 FIG. 12 is a graph of wavelength-dependent reflection at a dielectric mirror at 130 degrees Celsius and
  • 7 FIG. 4 is a graph of temperature dependent reflection on a dielectric mirror and. FIG
  • 8th : A block diagram of an arrangement for non-contact temperature measurement.

Detaillierte Beschreibung mehrerer AusführungsbeispieleDetailed description of several embodiments

Für den Strahlengang zwischen einem Sender/Empfänger und einem Testobjekt gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten:

  • - ein optisch transparenter Kanal auf Sicht (optische Freiraumausbreitung) oder
  • - eine Lichtleitung durch eine Lichtleitfaser (geführte Lichtausbreitung).
There are basically two options for the beam path between a transmitter / receiver and a test object:
  • - an optically transparent channel on sight (optical free space propagation) or
  • - A light pipe through an optical fiber (guided light propagation).

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung mittels optischer Freiraumausbreitung. Das Blockschaltbild zeigt als Testobjekt einen Transformator 11, der in einer mit Transformatoröl 12 gefüllten Transformatorwanne 10 gelagert ist. Auf oder in dem Transformator 11 befinden sich eine Testfläche 1 sowie eine Referenzfläche 2, deren temperaturabhängiges Reflexionsverhalten bekannt ist. Von einer Lichtquelle 3 im Infrarotspektrum wird ein durch den Kollimator 4 gebündeltes optisches Messsignal 5 durch ein lichttransparentes Fenster 17 in der Transformatorwanne 10 durch das Transformatoröl 12 hindurch auf die Testfläche 1 und die Referenzfläche 2 gestrahlt. 1 shows a block diagram of an arrangement for non-contact temperature measurement by means of optical free space propagation. The block diagram shows a test object as a transformer 11 in a with transformer oil 12 filled transformer pan 10 is stored. On or in the transformer 11 There is a test area 1 as well as a reference surface 2 whose temperature-dependent reflection behavior is known. From a light source 3 in the infrared spectrum is a through the collimator 4 bundled optical measuring signal 5 through a light-transparent window 17 in the transformer tank 10 through the transformer oil 12 through to the test area 1 and the reference area 2 blasted.

Von dort wird es als optisches erstes bzw. zweites Reflexionssignal 6 bzw. 7 temperaturabhängig reflektiert. Vorzugsweise wird die Referenzfläche 2 derart ausgebildet, dass die Reflexion von der Referenzfläche 2 im interessierenden Temperaturmessbereich und Wellenlängenbereich unabhängig von der Temperatur ist.From there it becomes an optical first or second reflection signal 6 or. 7 temperature-dependent reflected. Preferably, the reference surface 2 formed such that the reflection from the reference surface 2 in the temperature range of interest and wavelength range is independent of the temperature.

Mit einem optischen ersten Detektor 8 wird das optische erste Reflexionssignal 6 erfasst. Mit einem optischen zweiten Detektor 9 wird das optische zweite Reflexionssignal 7 erfasst. Vorgenannte Komponenten bilden die Messvorrichtung 16. Die (zeitaufgelösten) Intensitäten R der detektierten optischen Reflexionssignale 6 und 7 werden zur Temperaturbestimmung einer nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit 14 zugeführt.With an optical first detector 8th becomes the optical first reflection signal 6 detected. With an optical second detector 9 becomes the optical second reflection signal 7 detected. The aforementioned components form the measuring device 16 , The (time-resolved) intensities R the detected optical reflection signals 6 and 7 are used to determine the temperature of a control and evaluation unit, not shown 14 fed.

Nach Korrektur mit der Intensität R des optischen zweiten Reflexionssignals 7 kann das optische erste Reflexionssignal 6 mit in der Steuer- und Auswerteeinheit 14 gespeicherten Vergleichsdaten verglichen werden und daraus die aktuelle Temperatur T der Testfläche 1 bestimmt werden. Das zweite Reflexionssignal 7 dient beispielsweise dazu, Alterungseffekte der optischen Komponenten oder eine Veränderung der Transparenz des Transformatoröls 12 zu kompensieren.After correction with the intensity R the second optical reflection signal 7 can the optical first reflection signal 6 with in the control and evaluation unit 14 stored comparison data are compared and from this the current temperature T the test area 1 be determined. The second reflection signal 7 serves, for example, aging effects of the optical components or a change in the transparency of the transformer oil 12 to compensate.

Die vorgenannte Lösung braucht im Falle eines Ölbads das optisch transparente Fenster 17, um ggf. in das Testobjekt eindringen zu können, d.h. im optischen Pfad sind im verwendeten Spektralbereich transparente Medien erforderlich. In der Regel kann diese Lösung nur für Oberflächenmessungen (auch in Bohrungen) eingesetzt werden. Ist die Oberfläche semitransparent (z.B. Polymere), können Test- und Referenzflächen auch vergraben, d.h. verborgen, ausgebildet sein. Die Lösung ist vollständig berührungslos.The aforementioned solution needs the optically transparent window in the case of an oil bath 17 in order, if necessary, to be able to penetrate into the test object, ie transparent media are required in the optical path in the spectral range used. As a rule, this solution can only be used for surface measurements (also in bores). If the surface is semitransparent (eg polymers), test and reference surfaces can also be buried, ie hidden, formed. The solution is completely non-contact.

2 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung mit einer Lichtleitfaser 13 analog zu der Anordnung gemäß 1. Das Blockschaltbild zeigt als Testobjekt einen Transformator 11, der in einer mit Transformatoröl 12 gefüllten Transformatorwanne 10 gelagert ist. Auf oder in dem Transformator 11 befinden sich die Testfläche 1 sowie die Referenzfläche 2, deren temperaturabhängiges Reflexionsverhalten bekannt sein muss. Von einer Lichtquelle 3 im Infrarotspektrum wird ein durch den Kollimator 4 gebündeltes optisches Messsignal 5 in einer Lichtleitfaser 13 durch das Transformatoröl 12 hindurch auf die Testfläche 1 und die Referenzfläche 2 gestrahlt. Von dort wird es als optisches erstes bzw. zweites Reflexionssignal 6 bzw. 7 temperaturabhängig reflektiert und in der Lichtleitfaser 13 zurückgeführt. Vorzugsweise ist die Reflexion der Referenzfläche 2 unabhängig von ihrer Temperatur. 2 shows a block diagram of an arrangement for non-contact temperature measurement with an optical fiber 13 analogous to the arrangement according to 1 , The block diagram shows a test object as a transformer 11 in a with transformer oil 12 filled transformer pan 10 is stored. On or in the transformer 11 are the test area 1 as well as the reference surface 2 whose temperature-dependent reflection behavior must be known. From a light source 3 in the infrared spectrum is a through the collimator 4 bundled optical measuring signal 5 in an optical fiber 13 through the transformer oil 12 through to the test area 1 and the reference area 2 blasted. From there it becomes an optical first or second reflection signal 6 or. 7 temperature-dependent reflected and in the optical fiber 13 recycled. Preferably, the reflection of the reference surface 2 regardless of their temperature.

Mit einem optischen ersten Detektor 8 wird das optische erste Reflexionssignal 6 erfasst. Mit einem optischen zweiten Detektor 9 wird das optische zweite Reflexionssignal 7 erfasst. Vorgenannte Komponenten bilden die Messvorrichtung 16. Die (zeitaufgelösten) Intensitäten R der detektierten optischen Reflexionssignale 6 und 7 werden zur Temperaturbestimmung einer nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit 14 zugeführt.With an optical first detector 8th becomes the optical first reflection signal 6 detected. With an optical second detector 9 becomes the optical second reflection signal 7 detected. The aforementioned components form the measuring device 16 , The (time-resolved) intensities R the detected optical reflection signals 6 and 7 are used to determine the temperature of a control and evaluation unit, not shown 14 fed.

Nach Korrektur mit der Intensität R des optischen zweiten Reflexionssignals 7 kann das optische erste Reflexionssignal 6 mit in der Steuer- und Auswerteeinheit 14 gespeicherten Vergleichsdaten verglichen werden und daraus die aktuelle Temperatur der Testfläche 1 bestimmt werden. Das zweite Reflexionssignal 7 dient beispielsweise dazu, Alterungseffekte der optischen Komponenten zu kompensieren.After correction with the intensity R the second optical reflection signal 7 can the optical first reflection signal 6 with in the control and evaluation unit 14 stored comparison data are compared and from this the current temperature of the test area 1 be determined. The second reflection signal 7 serves, for example, to compensate for aging effects of the optical components.

Beim Einsatz einer Lichtleitfaser 13 (beispielsweise einer Glasfaser) als optischen Kanal sind wegen ihrer Flexibilität alle Arten von Signalleitungswegen (Kurven, Einbauten, etc.) möglich. Die optische Vorrichtung kann auch an vergrabenen, d.h. verborgenen, Stellen montiert werden. Ändert sich das Signal (Reflexion, Transmission} der Testfläche 1 in vorbekannter Weise, kann aus dem optischen Signal die Temperatur T bestimmt werden, nachdem die Korrektur über die Referenzfläche 2 erfolgt ist.When using an optical fiber 13 (For example, a glass fiber) as an optical channel, all kinds of signal line paths (curves, internals, etc.) are possible because of their flexibility. The optical device can also be mounted on buried, ie hidden, locations. Does the signal (reflection, transmission) of the test area change? 1 in a known manner, can be from the optical Signal the temperature T be determined after the correction over the reference surface 2 is done.

Nachfolgend wird die Anwendung der Anordnung gemäß 1 bei der Messung der Oberflächentemperatur von Transformatorwicklungen in ölgelagerten Transformatoren näher beschreiben. Es wird beispielhaft die direkte Lichteinstrahlung (= Freiraumausbreitung) erläutert. Für die Nutzung einer Lichtleitfaser gilt die Funktionsweise analog, braucht aber keine Transmission durch das Öl.Hereinafter, the application of the arrangement according to 1 in the measurement of the surface temperature of transformer windings in oil-bearing transformers. By way of example, the direct irradiation of light (= free space propagation) is explained. For the use of an optical fiber, the operation is analog, but does not need transmission through the oil.

Versuche an Transformatorölen zeigen, dass eine Transmission im optisch sichtbaren und im infraroten Spektrum bis über mehrere Meter erfolgen kann.Tests on transformer oils show that transmission in the optically visible and in the infrared spectrum can take place over several meters.

3 zeigt ein Schaublid des Signalverlaufs eines optischen ersten Reflexionssignals 6, das von der Testfläche 1 reflektiert wird. Das Schaubild zeigt den temperaturabhängigen Verlauf der normierten Intensität R des reflektierten Signals 6 in Prozent in Abhängigkeit der Temperatur T in Grad Celsius. Deutlich zu erkennen ist die starke Temperaturabhängigkeit der Intensität R der Reflexion von der Temperatur T der Testfläche 1. 3 shows a Schaublid the waveform of an optical first reflection signal 6 that from the test area 1 is reflected. The graph shows the temperature-dependent course of the normalized intensity R the reflected signal 6 in percent depending on the temperature T in degrees Celsius. Clearly visible is the strong temperature dependence of the intensity R the reflection of the temperature T the test area 1 ,

4 zeigt ein Schaublid des Signalverlaufs eines optischen zweiten Reflexionssignals 7, das von einer Referenzfläche 2 reflektiert wird. Das Schaubild zeigt den temperaturunabhängigen Verlauf der normierten Intensität R des reflektierten Signals 7 in Prozent in Abhängigkeit der Temperatur T in Grad Celsius. Deutlich zu erkennen ist die gewünschte fehlende Temperaturabhängigkeit der Intensität R der Reflexion von der Temperatur T der Referenzfläche 2. 4 shows a Schaublid the waveform of an optical second reflection signal 7 that of a reference surface 2 is reflected. The graph shows the temperature-independent course of the normalized intensity R the reflected signal 7 in percent depending on the temperature T in degrees Celsius. Clearly recognizable is the desired lack of temperature dependence of the intensity R the reflection of the temperature T the reference surface 2 ,

Als Testfläche 1 und als Referenzfläche 2 können dielektrische lichtoptische Filter eingesetzt werden. Durch ihre Mehrfachbeschichtung sind sie geradezu ideal geeignet, um Änderung der optischen Eigenschaften (Reflexion, Transmission} mit hohem Effekt wahrnehmen zu können. Bevorzugt eignen sich Bragg-Spiegel in dielektrischer Ausführung.As a test area 1 and as a reference surface 2 Dielectric light-optical filters can be used. Due to their multiple coating, they are ideally suited for perceiving changes in optical properties (reflection, transmission) with a high effect, and Bragg mirrors in a dielectric design are preferred.

Ein Bragg-Spiegel besteht aus alternierenden, dünnen Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes. Meist bestehen die Schichten aus Dielektrika. Daher wird bei derartigen Reflektoren auch die Bezeichnung „dielektrischer Spiegel“ verwendet. An jeder Grenzschicht wird ein Teil der elektromagnetischen Welle des Lichts gemäß den Fresnel'schen Formeln reflektiert. Wenn die Wellenlänge nahe dem Vierfachen der optischen Weglänge der Schichten liegt, interferieren die reflektierten Strahlen konstruktiv und es entsteht ein hochqualitativer Reflektor. Der Bereich, in dem die Reflexion sehr hoch ist, heißt Stoppband. Licht, dessen Wellenlänge innerhalb des Stoppbands liegt, kann sich in der Struktur nicht ausbreiten.A Bragg mirror consists of alternating, thin layers of different refractive indices. Mostly the layers consist of dielectrics. Therefore, the term "dielectric mirror" is used in such reflectors. At each boundary layer, a part of the electromagnetic wave of the light is reflected according to Fresnel's formulas. When the wavelength is close to four times the optical path length of the layers, the reflected rays interfere constructively and a high quality reflector is formed. The area in which the reflection is very high is called stopband. Light whose wavelength is within the stopband can not propagate in the structure.

Ändert sich die Umgebungstemperatur des dielektrischen Spiegels, ändern sich die optischen Eigenschaften der Mehrfachbeschichtungen (z.B. Schichtdicke, Brechzahl}, was als Veränderung der Reflexionsstärke wahrnehmbar ist.As the ambient temperature of the dielectric mirror changes, the optical properties of the multiple coatings (e.g., layer thickness, refractive index) change, which is perceivable as a change in reflectance.

Derartige dielektrische Spiegel werden so ausgebildet, dass sie - je nach Schichtanzahl - nur einen sehr kleinen Bereich in Transmission oder Reflexion freigeben (= Bandpasseigenschaft!).Such dielectric mirrors are designed so that they - depending on the number of layers - release only a very small area in transmission or reflection (= bandpass characteristic!).

Dieser Effekt ist aber aufgrund des inneren Aufbaus des Spiegels stark temperaturabhängig. Wird die Spiegeltemperatur verändert, ändern sich die optischen Eigenschaften der dielektrischen Schichten. Beispielsweise ändern sich ihre Schichtdicken infolge der thermischen Längenausdehnung. Damit wird der dielektrische Spiegel verstimmt, das reflektierte (transmittierte) Signal ändert sich.However, this effect is highly temperature dependent due to the internal structure of the mirror. As the mirror temperature changes, the optical properties of the dielectric layers change. For example, their layer thicknesses change as a result of the thermal expansion. Thus, the dielectric mirror is detuned, the reflected (transmitted) signal changes.

5 und 6 zeigen Schaubilder der Verschiebung des Transmissionsbereiches aufgrund einer Temperaturerhöhung um 100 °C. 5 zeigt ein Schaubild der wellenlängenabhängigen normierten Intensität R der Reflexion an einem dielektrischen Spiegel bei Raumtemperatur. 6 zeigt ein Schaubild der wellenlängenabhängigen normierten Intensität R der Reflexion an dem dielektrischen Spiegel bei 130 Grad Celsius. Auf der x-Achse ist die Wellenlänge A in Nanometer und auf der y-Achse die relative Intensität R der Reflexion dargestellt. 5 and 6 show diagrams of the shift of the transmission range due to a temperature increase by 100 ° C. 5 shows a graph of the wavelength-dependent normalized intensity R reflection on a dielectric mirror at room temperature. 6 shows a graph of the wavelength-dependent normalized intensity R the reflection at the dielectric mirror at 130 degrees Celsius. On the x-axis is the wavelength A in nanometers and on the y-axis the relative intensity R the reflection shown.

Wird nun im optischen Strahlengang eine Einengung der Wellenlänge mittels Bandpassfilter genutzt oder wird eine relativ monochromatischen Lichtquelle (z.B. Laserdiode) mit einer Emission von 535 - 537 nm verwendet, können die in den Schaubildern schraffiert gezeichneten Flächen als integrale Signale wahrgenommen und ausgewertet werden.If a narrowing of the wavelength by means of a bandpass filter is used in the optical beam path or if a relatively monochromatic light source (for example laser diode) with an emission of 535-537 nm is used, the shaded areas in the graphs can be perceived and evaluated as integral signals.

So entsteht eine Kennlinie gemäß dem Schaubild der 7 zur Bestimmung der Temperatur T in °C als Funktion der normierten Intensität R des reflektierten Signals. Der Verlauf zeigt deutlich die starke Änderung der Intensität R der Reflexion in Abhängigkeit der Temperatur T.This results in a characteristic according to the diagram of 7 for determining the temperature T in ° C as a function of normalized intensity R the reflected signal. The course clearly shows the strong change in intensity R the reflection as a function of the temperature T ,

8 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung. Die Messvorrichtung 16 zur berührungslosen Temperaturmessung (1 und 2) ist mit der Steuer-und Auswerteeinheit 14 verbunden, die die ermittelten Intensitäten R der Reflexionen von der Testfläche 1 und/oder der Referenzfläche 2 für die Temperaturbestimmung auswertet. Beispielsweise werden die Intensitäten R mit vorab ermittelten und gespeicherten Messwerten verglichen. Testfläche 1 und Referenzfläche 2 stehen mit dem Testobjekt 18 in thermischer Wirkverbindung. Die Testfläche 1 und die Referenzfläche 2 können somit auch Teil des Testobjekts 18 sein. Mit der Anzeige- und Bedieneinheit 15 können die Ergebnisse dargestellt und ausgegeben werden. Ebenso ist eine Bedienung der Anordnung dadurch möglich. 8th shows a block diagram of an arrangement for non-contact temperature measurement. The measuring device 16 for non-contact temperature measurement ( 1 and 2 ) is with the control and evaluation unit 14 connected to the detected intensities R the reflections from the test area 1 and / or the reference surface 2 evaluates for the temperature determination. For example, the intensities R compared with previously determined and stored measured values. test area 1 and reference surface 2 stand with the test object 18 in thermal active connection. The test area 1 and the reference area 2 can thus also be part of the test object 18 his. With the display and operating unit 15 the results can be displayed and output. Likewise, an operation of the arrangement is possible.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass das Messprinzip unabhängig von der gewählten Wellenlänge ist (Transmission im optischen Pfad vorausgesetzt). Das bedeutet, die Anordnung kann für optische Standardbauelemente dimensioniert und abgestimmt werden. Es braucht keine Sonderanfertigungen für die optischen Bauelemente, wie LED, Fotodiode, dielektrischer Spiegel und Lichtleitfaser, da z.B. im sichtbaren Wellenlängenbereich (oder kurz oberhalb) gemessen werden kann. Da die Fläche des dielektrischen Spiegels auf wenige Quadratmillimeter beschränkt werden kann, entstehen auch hier nur geringe Kosten.The advantage of the solution according to the invention is that the measuring principle is independent of the selected wavelength (assuming transmission in the optical path). This means that the arrangement can be dimensioned and tuned for standard optical components. There is no need for special designs for the optical components such as LED, photodiode, dielectric mirror and optical fiber, as e.g. in the visible wavelength range (or just above) can be measured. Since the surface of the dielectric mirror can be limited to a few square millimeters, only small costs are incurred here.

Da die Kosten gering sind, ist es bei einer Transformatoranwendung möglich, mehrere Messstrecken zu installieren: eine oder mehrere Messstrecken, die die Oberflächentemperatur der Transformatorspulen messen, und eine oder mehrere Messstrecken, die in die Transformatorwindungen bereits während des Herstellungsprozesses integriert werden und die Innentemperatur des Transformators messen. Letztere Variante hat großes Potenzial für die in-situ Charakterisierung des Zustandes und der Leistungsfähigkeit des Transformators.Since the costs are low, it is possible in a transformer application to install several measuring sections: one or more measuring sections that measure the surface temperature of the transformer coils, and one or more measuring sections that are already integrated into the transformer windings during the manufacturing process and the internal temperature of the transformer Measure transformer. The latter variant has great potential for in-situ characterization of the condition and performance of the transformer.

Die Testmessung kann bei Vorliegen von Störsignalen korrigiert werden. Störfaktoren sind beispielsweis wie folgt.The test measurement can be corrected in the presence of interference signals. Disturbing factors are as follows, for example.

Der optische Weg kann seine Transmission ändern. Grund hierfür kann im Falle eines direkten optischen Pfads im Beispiel Transformator das erwähnte Öl sein, das seine Transmission aufgrund der Erwärmung oder aufgrund von Alterung (Schwebeteilchen, chemische Reaktionen, ... ) ändert. Abhilfe schafft die Referenzmessstrecke mit demselben spektralen Messbereich wie die Teststrecke. Damit dient dieses Referenzsignal zur Normierung der Absolutwerte und eliminiert diese Einflüsse. Das gilt in analoger Weise auch für die Lichtleitaser.The optical path can change its transmission. In the case of a direct optical path in the example transformer, this may be due to the fact that the oil changes its transmission due to heating or due to aging (suspended particles, chemical reactions, etc.). The reference measuring section with the same spectral measuring range as the test section remedies this problem. Thus, this reference signal is used to normalize the absolute values and eliminates these influences. This applies analogously to the Lichtleitaser.

Die Spiegelelemente können durch die Umgebung (z.B. das Öl) angegriffen werden und altern. Als Abhilfe werden die dielektrischen Spiegel mit einer transparenten Deckschicht (Kleber, Film, Glaseinbettung, etc.) versehen. Im Falle von Lichtleitfasern würde der Spiegel vorzugsweise am Ende der Faser bzw. in der Faser montiert werden.The mirror elements may be attacked and aged by the environment (e.g., the oil). As a remedy, the dielectric mirrors are provided with a transparent cover layer (adhesive, film, glass embedding, etc.). In the case of optical fibers, the mirror would preferably be mounted at the end of the fiber or in the fiber.

Die dielektrischen Spiegel erleiden aufgrund der thermischen Belastung eine Langzeitalterung. Abgeholfen kann durch einen Voralterungstest im Labor und/oder eine digitaler Zwilling im Labor, der die gleichen Belastungen erfährt, werden.The dielectric mirrors suffer long-term aging due to thermal stress. Aided by a burn-in test in the laboratory and / or a digital twin in the lab, which experiences the same loads, can be helped.

Der Einfluss von Streustrahlung kann das Signal verändern. Abhilfe kann die Verwendung gepulster Messsignale und eine elektronische Filterung (choppern) bieten.The influence of stray radiation can change the signal. A remedy can be the use of pulsed measuring signals and electronic filtering (choppers).

Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Testflächetest area
22
Referenzflächereference surface
33
Lichtquellelight source
44
Kollimatorcollimator
55
optisches Messsignaloptical measuring signal
66
optisches erstes Reflexionssignaloptical first reflection signal
77
optisches zweites Reflexionssignaloptical second reflection signal
88th
optischer erster Empfängeroptical first receiver
99
optischer zweiter Empfängeroptical second receiver
1010
Transformatorwannetransformer tub
1111
Transformatortransformer
1212
Transformatoröltransformer oil
1313
Lichtleitfaseroptical fiber
1414
Steuer- und AuswerteeinheitControl and evaluation unit
1515
Anzeige- und BedieneinheitDisplay and control unit
1616
Messvorrichtungmeasuring device
1717
Fensterwindow
1818
Testobjekttest object
RR
Intensität der ReflexionIntensity of reflection
TT
Temperaturtemperature
AA
Wellenlängewavelength

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2002/023562 A1 [0003]WO 2002/023562 A1 [0003]

Claims (15)

Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung, gekennzeichnet durch: - ein Testobjekt (18), - eine mit dem Testobjekt (18) in Wirkverbindung stehende Testfläche (1), die ausgebildet ist, ein optisches Messsignal (5) zu reflektieren, wobei der Grad der Reflexion (R) von der Temperatur (T) der Testfläche (1) abhängig ist, und - eine Messvorrichtung (16), die ausgebildet ist, das optische Messsignal (5) auf die Testfläche (1) zu strahlen und ein von der Testfläche (1) reflektiertes optisches erstes Reflexionssignal (6) zu empfangen und dessen Intensität (R) zu ermitteln.Arrangement for non-contact temperature measurement, characterized by : a test object (18), a test surface (1) which is in operative connection with the test object (18) and is designed to reflect an optical measuring signal (5), the degree of reflection ( R) is dependent on the temperature (T) of the test area (1), and - a measuring device (16) which is designed to radiate the optical measuring signal (5) onto the test area (1) and one from the test area (1) to receive reflected optical first reflection signal (6) and to determine its intensity (R). Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: - eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (14), die ausgebildet und programmiert ist, aus der Intensität (R) des ersten Reflexionssignals (6) die Temperatur (T) der Testfläche (1) zu ermitteln.Arrangement according to Claim 1 , characterized by : - a control and evaluation device (14) which is designed and programmed to determine from the intensity (R) of the first reflection signal (6) the temperature (T) of the test surface (1). Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (16) mindestens eine Lichtleitfaser aufweist, in der das optische Messsignal (5) und das erste Reflexionssignal (6) geführt werden.Arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the measuring device (16) comprises at least one optical fiber, in which the optical measuring signal (5) and the first reflection signal (6) are guided. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (16) eine Lichtquelle (3) aufweist, die ausgebildet ist, das optische Messsignal (5) auszusenden.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (16) has a light source (3) which is designed to emit the optical measuring signal (5). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (16) einen optischen ersten Empfänger (8) aufweist, der ausgebildet ist, das erste Reflexionssignal (6) zu empfangen.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (16) has an optical first receiver (8) which is designed to receive the first reflection signal (6). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - eine mit dem Testobjekt (18) in Wirkverbindung stehende Referenzfläche (2), die ausgebildet ist, das optische Messsignal (5) zu reflektieren, - wobei die Messvorrichtung (16) ausgebildet ist, das optische Messsignal (5) auf die Referenzfläche (2) zu strahlen und ein von der Referenzfläche (2) reflektiertes optisches zweites Reflexionssignal (7) zu empfangen und dessen Intensität (R) zu ermitteln.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized by : - a reference surface (2) operatively connected to the test object (18), which is designed to reflect the optical measuring signal (5), - wherein the measuring device (16) is formed to radiate optical measuring signal (5) onto the reference surface (2) and to receive an optical second reflection signal (7) reflected by the reference surface (2) and to determine its intensity (R). Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Reflexion (R) von der Temperatur (T) der Referenzfläche (2) unabhängig ist.Arrangement according to Claim 6 , characterized in that the degree of reflection (R) of the temperature (T) of the reference surface (2) is independent. Anordnung nach Anspruch 2 und Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung (14) ausgebildet und programmiert ist, die Intensität (R) des ersten Reflexionssignals (6) mit der Intensität (R) des zweiten Reflexionssignals (7) zu normieren.Arrangement according to Claim 2 and Claim 6 or 7 , characterized in that the control and evaluation device (14) is designed and programmed to normalize the intensity (R) of the first reflection signal (6) with the intensity (R) of the second reflection signal (7). Anordnung nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lichtleitfaser (13) das zweite Reflexionssignal (7) geführt wird.Arrangement according to Claim 3 and one of the Claims 6 to 8th , characterized in that in the optical fiber (13), the second reflection signal (7) is guided. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testfläche (1) als Bragg-Spiegel ausgebildet ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the test surface (1) is designed as a Bragg mirror. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzfläche (2) als Bragg-Spiegel ausgebildet ist.Arrangement according to one of Claims 6 to 10 , characterized in that the reference surface (2) is designed as a Bragg mirror. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Testobjekt (18) ein in einer ölgefüllten Transformatorwanne (10) gelagerter Transformator (11) ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the test object (18) is a transformer (11) mounted in an oil-filled transformer tank (10). Automatisiertes Verfahren zur berührungslosen Temperaturmessung an einem Testobjekt (18), gekennzeichnet durch: - Einstrahlen eines optischen Messsignals (5) auf eine mit dem Testobjekt (18) in Wirkverbindung stehende Testfläche (1), - Empfangen des von der Testfläche (1) reflektierten optischen ersten Reflexionssignals (6), wobei der Grad der Reflexion (R) von der Temperatur (T) der Testfläche (1) abhängig ist, und - Ermittlung der Intensität (R) des ersten Reflexionssignals (6), wobei die Intensität (R) ein Maß für die Temperatur (T) ist.Automated method for contactless temperature measurement on a test object (18), characterized by : - irradiating an optical measuring signal (5) on a test surface (1) in operative connection with the test object (18), - receiving the optical reflected from the test surface (1) first reflection signal (6), wherein the degree of reflection (R) on the temperature (T) of the test surface (1) is dependent, and - determining the intensity (R) of the first reflection signal (6), wherein the intensity (R) a Measure of the temperature (T) is. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch: - Einstrahlen des optischen Messsignals (5) auf eine mit dem Testobjekt (18) in Wirkverbindung stehende Referenzfläche (2), - Empfangen des von der Referenzfläche (2) reflektierten optischen zweiten Reflexionssignals (7), - Ermittlung der Intensität (R) des zweiten Reflexionssignals (7) und - Normierung der Intensität (R) des ersten Reflexionssignals (6) mit der Intensität (R) des zweiten Referenzsignals (7).Method according to Claim 13 characterized by : - irradiating the optical measuring signal (5) onto a reference surface (2) which is in operative connection with the test object (18), - receiving the second optical reflection signal (7) reflected by the reference surface (2), - determining the intensity ( R) of the second reflection signal (7) and - normalization of the intensity (R) of the first reflection signal (6) with the intensity (R) of the second reference signal (7). Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Testobjekt (18) ein in einer ölgefüllten Transformatorwanne (10) gelagerter Transformator (11) ist.Method according to Claim 13 or 14 , characterized in that the test object (18) is a transformer (11) mounted in an oil-filled transformer tank (10).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06194235A (en) * 1992-12-24 1994-07-15 Rohm Co Ltd Electronics parts
WO2002023562A1 (en) 2000-09-15 2002-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Device for recording the operating temperature of a winding
DE10119599A1 (en) * 2001-04-21 2002-10-31 Bosch Gmbh Robert Method for determining temperatures on semiconductor components
US9885612B2 (en) * 2014-07-29 2018-02-06 Tokyo Electron Limited Optical temperature sensor and method of controlling same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06194235A (en) * 1992-12-24 1994-07-15 Rohm Co Ltd Electronics parts
WO2002023562A1 (en) 2000-09-15 2002-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Device for recording the operating temperature of a winding
DE10119599A1 (en) * 2001-04-21 2002-10-31 Bosch Gmbh Robert Method for determining temperatures on semiconductor components
US9885612B2 (en) * 2014-07-29 2018-02-06 Tokyo Electron Limited Optical temperature sensor and method of controlling same

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