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龙图腾网获悉华北电力大学申请的专利高压电气设备内置式声场测量装置及空间优化布置方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119413268B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411612872.3，技术领域涉及：G01H9/00；该发明授权高压电气设备内置式声场测量装置及空间优化布置方法是由齐波;杨树鹏;朱柯翰;黄猛;罗远;时光蕤;张瑞博;杨润生;汪椿译;单唯;姬彤;张远哲设计研发完成，并于2024-11-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本高压电气设备内置式声场测量装置及空间优化布置方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种高压电气设备内置式声场测量装置及空间优化布置方法，包括高压电气设备内部光纤光栅声传感器与外部测量回路设计、空间优化布置方案设计，该装置包括内部光纤光栅声传感器、外部测量回路。本发明通过栅区长度来设计光纤光栅声传感器的检测频带，兼顾超声与可闻声；将聚酰亚胺作为光纤光栅的涂覆材料，耐高温、绝缘性能更好；将玻璃钢作为光纤光栅的封装材料，具有更高的机械强度和耐用性；通过干涉原理设计降噪装置，抑制测量回路中光学噪声的干扰；通过传递函数与截止频率设计，将带通滤波移植到数据采集器中，抑制声信号采集时高低频干扰的影响。结合多种约束因素设计出一种空间优化布置方案，提高了测量装置的工程应用价值。

本发明授权高压电气设备内置式声场测量装置及空间优化布置方法在权利要求书中公布了：1.一种声场测量装置的设计方法，包括高压电气设备内部光纤光栅声传感器设计方法以及外部测量回路设计方法；其特征为： 所述高压电气设备内部光纤光栅声传感器设计方法包括如下内容： 1光纤光栅的栅区长度确定：光纤光栅的栅区长度L需要满足： ； 式中，Rmin是设定的最小反射率，fmax是传感器所需的检测频率上限，v为声波在高压电气设备内部介质中的波速，Ω为耦合系数，Ω＞0；tanhx为双曲正切函数，λmin为声波最小波长； 2涂覆材料选取：将裸光纤表面涂覆一层弹性模量高的涂覆材料来提高光纤光栅的机械强度，考虑到金属具有导电性，采用聚酰亚胺作为光纤光栅的涂覆材料； 3封装材料选取：表征透声性能优劣的透声系数T公式如下： T=1-R4 式中，R为反射系数； ； 式中，Z1、Z2为声波入射前介质与透射后介质的声阻抗；θi、θt分别为入射角和透射角；选取玻璃钢作为光纤光栅的封装材料； 4封装尺寸确定：在内部光纤光栅声传感器的水平维度依据光纤、光栅所处位置将结构划分为两个区域，区域Ⅰ为光纤所处区域，区域Ⅱ为光栅所处区域；设区域Ⅰ的横向长度为X1，纵向长度为Y1；区域Ⅱ的横向长度为X2，纵向长度为Y2； 区域Ⅰ与区域Ⅱ受到的轴向力F是相等的，根据轴向力的公式： ； 式中，E1、E2表示区域Ⅰ、Ⅱ封装材料的弹性模量；S1、S2表示区域Ⅰ、Ⅱ封装材料的受轴向力面积；ε1、ε2表示区域Ⅰ、Ⅱ封装材料的所受应变； 整个内部光纤光栅声传感器的封装材料受到的应变为： ； 式中，ΔL表示受轴向力后横向长度变化量，L表示原本横向长度；2ΔX1、ΔX2表示区域Ⅰ、Ⅱ受轴向力后横向长度变化量；2X1、X2表示区域Ⅰ、Ⅱ原本横向长度； 将式6、7联立可得： ； 根据材料学中的灵敏度增强系数定义： ； 灵敏度增强系数为光栅应变与封装材料应变之比；当光栅应变大于封装材料应变，即K＞1时，内部光纤光栅声传感器能保持较高的灵敏度；由于区域Ⅰ、Ⅱ的封装材料相同且厚度相同，则E2＝E1，S2S1＝Y2Y1，则式9改写为： ； 只有当Y1＞Y2时，K＞1，灵敏度增强； 所述外部测量回路设计方法，包括如下内容： ①光学干涉降噪装置设计：内部元件包括：分束器、干涉分析模块、反馈控制模块； ②带通滤波算法设计：首先，需要选取采样频率fs，fs至少为高截止频率的两倍； 根据采样频率来计算高、低归一化截止频率： ； 式中，ωH、ωL分别为高、低归一化截止频率；fH，fL分别为高、低截止频率； 选用巴特沃斯带通滤波的方法进行设计，其传递函数为： ； 式中，n为阶数，为了使滤波器能提供通带平坦度且实现较高的衰减率，s＝jω是复频率变量；K是滤波器增益；B＝ωH-ωL为滤波器带宽；为滤波器的中心频率；Qk为带通滤波器的质量因子，与极点位置有关。

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