[發(fā)明專利]光纖光柵法布里－珀羅電流傳感器的傳感頭及其制作方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810150366.1
• 申請(qǐng)日: 2008-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN101344540A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周王民;魏志武;魏光虎;李文博;王衡;陳露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R15/24
• 分類號(hào): G01R15/24;G01R19/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖光柵法布里-珀羅電流傳感器的傳感頭及其制作方法，屬于光纖傳感器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖電流傳感器是傳感器領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。在電力工業(yè)中，要對(duì)輸電線路的電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，但是傳統(tǒng)的電磁式傳感器面臨高壓、絕緣性能差以及電磁干擾等問(wèn)題進(jìn)行測(cè)量，給電學(xué)敏感元件帶來(lái)了危險(xiǎn)，也使得測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂。為此，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、成本低廉的高壓電流傳感器成為研究熱點(diǎn)，全光纖高壓電流傳感器具備這些優(yōu)點(diǎn)，成為研究熱點(diǎn)之一。

目前光纖電流傳感器使用的測(cè)量方法主要有光的偏振態(tài)測(cè)量法、光的干涉測(cè)量法和波長(zhǎng)調(diào)制測(cè)量法。光的偏振態(tài)測(cè)量主要基于法拉第磁光效應(yīng)，使用磁光玻璃對(duì)光的偏振態(tài)進(jìn)行測(cè)量，是其中研究相對(duì)成熟的傳感器，已經(jīng)有商品應(yīng)用。但是受材料本身性質(zhì)的影響，其測(cè)量范圍和精度都受到限制，并且安裝困難。光的干涉測(cè)量法主要是利用外場(chǎng)改變相干光的光程差進(jìn)行測(cè)量，主要有基于邁克耳遜干涉儀的測(cè)量和基于馬赫增德干涉儀的測(cè)量。波長(zhǎng)調(diào)制測(cè)量法是對(duì)光的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量從而獲取外場(chǎng)信號(hào)的測(cè)量方法，主要有基于光纖光柵和法布里-珀羅干涉儀的測(cè)量，用到波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)。這幾種傳感器雖然理論上能滿足測(cè)量要求，但是外部環(huán)境溫度的變化會(huì)導(dǎo)致傳感頭的熱脹冷縮引起測(cè)量的誤差，需要外加專門測(cè)量溫度的裝置獲取傳感頭的溫度，這給絕緣帶來(lái)了困難同時(shí)又引入額外的誤差，所以這一直困擾著光纖電流傳感器的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種光纖光柵法布里-珀羅電流傳感器的傳感頭及其制作方法，

技術(shù)方案

本發(fā)明的基本思想是：熱敏材料不受磁場(chǎng)作用只受到溫度作用發(fā)生形變，使粘在其上的光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的柵長(zhǎng)發(fā)生改變，引起光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的反射譜整體發(fā)生漂移；磁致伸縮材料同時(shí)受外磁場(chǎng)和溫度作用發(fā)生形變從而引起粘貼在其上的光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的腔長(zhǎng)發(fā)生改變從而改變反射譜中干涉峰之間的間距。將外場(chǎng)變化后反射譜中干涉峰的波長(zhǎng)值記錄并與外磁場(chǎng)為零和某溫度下反射譜中的干涉峰的波長(zhǎng)值做參考，則可從光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的反射譜中同時(shí)獲取磁場(chǎng)變化和溫度變化的信息，經(jīng)處理計(jì)算，可分別得到外磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小和溫度的變化量。

一種光纖光柵法布里-珀羅電流傳感器的傳感頭，其特征在于：在磁致伸縮材料2的兩端設(shè)計(jì)熱敏材料1，將光纖光柵法布里-珀羅干涉儀粘貼于上述磁致伸縮材料2與熱敏材料1形成的結(jié)構(gòu)件上；所述熱敏材料1的長(zhǎng)度與光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的柵長(zhǎng)相等，所述磁致伸縮材料的長(zhǎng)度與光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的腔長(zhǎng)相等，且柵區(qū)對(duì)齊熱敏材料1，腔區(qū)對(duì)齊磁致伸縮材料2。

所述的磁致伸縮材料2的邊長(zhǎng)為10～40mm，寬為3～8mm，高為2～4mm。

所述的熱敏材料1長(zhǎng)為10～30mm，寬高均與磁致伸縮材料相等。

所述的熱敏材料1為鋁塊或石英玻璃。

一種制備光纖光柵法布里-珀羅電流傳感器的傳感頭，其特征在于步驟如下：

步驟1、將光纖光柵法布里-珀羅干涉儀在丙酮中浸泡10分鐘取出，擦洗干凈再用酒精擦拭干凈，并測(cè)量其柵長(zhǎng)及腔長(zhǎng)；

步驟2、在磁致伸縮材料的上表面噴上脫脂液，擦拭干凈，然后用加有水基酸表面清潔液的1000號(hào)砂紙仔細(xì)打磨，再用堿性表面水基酸清潔液除去表面的酸性清潔液和細(xì)沙粒；

步驟3、在熱敏材料的上表面噴上脫脂液，擦拭干凈，然后用加有水基酸表面清潔液的1000號(hào)砂紙仔細(xì)打磨，再用堿性表面水基酸清潔液除去表面的酸性清潔液和細(xì)沙粒。

步驟4、將磁致伸縮材料及熱敏材料按順序放置于玻璃板上并依次用膠粘結(jié)起來(lái)成結(jié)構(gòu)件；

步驟5、將光纖光柵法布里-珀羅干涉儀準(zhǔn)確黏貼在結(jié)構(gòu)表面上，使柵區(qū)對(duì)齊熱敏材料，腔區(qū)對(duì)齊磁致伸縮材料。

有益效果

本發(fā)明提出的光纖光柵法布里-珀羅電流傳感器的傳感頭及其制作方法，磁致伸縮材料改變光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的腔長(zhǎng)，熱敏材料改變光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的中心反射波長(zhǎng)，同時(shí)獲取傳感頭所處環(huán)境的溫度變化和被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的信息，通過(guò)計(jì)算去掉溫度的影響而得到被測(cè)電流的電流強(qiáng)度值，本方法能消除溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種光纖電流傳感器的傳感頭第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-熱敏材料(鋁塊)，2-磁致伸縮材料，3-光纖光柵法布里-珀羅干涉儀。

圖2是本發(fā)明一種光纖電流傳感器的傳感頭第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖