En respuesta a los problemas clave de la compleja estructura interna, la atenuación significativa de la propagación de la señal ultrasónica de descarga parcial (PD) y la baja sensibilidad del sensor en transformadores de potencia sumergidos en aceite, este documento analiza las características de vibración de modos resonantes de múltiples órdenes de la estructura central del sensor ultrasónico de fibra óptica tipo eje. Se aclaran los patrones de distribución de desplazamiento de la estructura central en modos resonantes transversales y longitudinales. Se propone una estrategia que utiliza anillos de bobinado de fibra oblicua para eliminar los problemas de cancelación de la tensión y no acumulación de desplazamiento en los modos resonantes transversales y longitudinales, que son comunes en sensores ultrasónicos de fibra óptica tradicionales con bobinados paralelos de fibra. Además, se proporcionan principios de diseño para mejorar la cobertura del extremo libre y las regiones de alta tensión con semisimetría alta, así como la respuesta vectorial integrada adecuada para modos de múltiples órdenes. Los resultados experimentales muestran que, en la detección de modelos típicos de PD, el sensor de bobinado oblicuo exhibe una respuesta más prominente cerca de las resonancias de alto orden del núcleo, con una sensibilidad de detección aproximadamente 2.5 veces mayor que la de la estructura de bobinado paralelo, y una sensibilidad general al menos 7.4 veces mayor que la de los sensores piezoeléctricos (PZT) tradicionales. Esto demuestra que el método de bobinado de fibra es un parámetro de diseño clave que determina la eficiencia del acoplamiento acústico-sólido y el rendimiento de alta sensibilidad de los sensores interferométricos de PD de fibra óptica tipo eje, proporcionando un camino viable para soluciones de detección de fibra óptica de alta fiabilidad para el monitoreo en línea de descargas parciales en transformadores.
Chen et al. (Tue,) estudiaron esta cuestión.