光纤铅酸蓄电池安全在线监测技术研究

摘要

铅酸蓄电池的电解液变化对于电池安全运行状态至关重要，研究植入性传感技术有助于精确监控蓄电池内部电解液变化等过程，及时在线获得蓄电池的实时工作性能与状态，在蓄电池安全监测领域具有重要意义。文章提出并设计了一种基于全光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot, FP)干涉仪的液体浓度传感器，其探头是由两段单模光纤和一段U形毛细石英玻璃管构成的开放式FP腔，可以使液体轻松进入空腔，不易形成气泡。该结构具有耐强酸强碱、侵入性低、体积小、抗电磁干扰和绝缘体特性等优势，可植入铅酸蓄电池内部，实现对电解液中的硫酸溶液浓度的实时在线监测。结果表明：在硫酸为0～30%的体积分数范围内，FP腔的有效腔长和硫酸溶液的体积分数具有良好的线性度，其拟合系数达0.995,硫酸溶液的体积分数测量值与真实值之间的最大偏移量<±1.05%。

关键词

铅酸蓄电池 / 光纤传感器 / 光纤FP腔 / 硫酸体积分数监测

基金资助

山东省重点研发计划项目(公益类)(2019GSF111011);山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目(2020CXGC010204); 山东省自然科学基金面上项目(ZR2020MF109); 国家自然科学基金联合基金项目(U200620080); 齐鲁工业大学科教产试点工程基础研究类项目(培新基金：2022PX050)