[實用新型]長距離非接觸式電流監測系統及傳感探頭

無效

• 申請號: 200820071941.4
• 申請日: 2008-06-05
• 公開（公告）號: CN201251594Y
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 郭玉彬;霍佳雨;張晉榮;蔣蒙菊;張瑩;張樹明
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R15/22
• 分類號: G01R15/22;G01R19/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 齊安全;張 晶

技術領域

本實用新型涉及一種電流監測系統，更具體地說，它涉及一種基于光纖光柵的分布式的長距離非接觸式電流監測系統。

背景技術

近10年來，光纖布拉格光柵(Fiber?Bragg?Grating，FBG)傳感技術已成為光纖傳感中可靠性最高、實用性最強、最有活力的傳感技術。光纖光柵是光纖通過紫外光照射，使纖芯折射率發生周期性變化而形成的心體布拉格光柵，對入射的寬帶光中滿足布拉格條件的窄線寬光波將產生反射，該反射對應變和溫度兩物理量比較敏感，通過檢測FBG反射光譜中的中心波長的變化，實現對被測物理量信息的獲取。Terfenol-D稀土合金是新型超磁致伸縮材料(GiantMagneto?st?rictive?Material，GMM)，磁致伸縮效應比傳統的磁致伸縮材料高幾十倍，并且具有可靠性高、響應頻帶寬等特點。將FBG粘貼于GMM棒上，并將之置于導線電流產生的磁場中，由GMM在電流產生的磁場中產生應變被FBG感知，并由光譜解調系統解調波長變化量則可測知電流量，可將GMM磁致伸縮系數大、FBG傳感可靠等優點集于一身。磁致伸縮合金、形狀記憶合金和壓電陶瓷是在微型機器人上所用微致動器的重要功能材料。作為超磁致伸縮材料人們所熟知稀土-鐵系合金的有Tb-Fe、Sm-Fe和Terfenol-D等。

在光纖光柵復用傳感系統中，大都采用寬帶光源，其輸出峰值功率一般為-25dBm左右，耦合進光纖總傳輸線中的功率通過幾個熔接頭、連接器、耦合器和波分復用器等分配到整個網絡各通道中，系統中的每一個元件，包括傳感器本身，都吸收或散射一定的功率，其大小一般為0.1分貝到幾個分貝，如果光纖被彎曲或接頭處連接質量較差，會產生多達幾分貝的損耗，因而復用的傳感光柵的數目不能太多，同時檢測的信噪比較低，也就增加了信號的解調處理難度。如果采用可調諧的光纖激光器作為光源，則可以顯著地提高峰值功率(實驗采用的可調諧光纖激光器的峰值功率為-0.9dBm)，檢測的信噪比將有顯著的提高。波分復用技術受光源帶寬限制，其復用數目有限。在相同的光源帶寬的前提下，如果采用可調諧窄線寬光纖激光器作為傳感系統的光源，同時在波分復用的基礎上采用時分復用傳感技術，將會有效地擴大復用光柵數目，并更有效地提高陣列傳感多點檢測的范圍。且具有經濟實用性、信噪比高等特點，對于多點檢測的傳感網絡具有較大的實用價值。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服了現有技術存在的光纖光柵電流傳感器只能短距離監測和精度較低的問題，提供了一種能夠實現長距離監測的和精度較高的長距離非接觸式電流監測系統。同時還提供一種應用在長距離非接觸式電流監測系統中的傳感探頭。

為解決上述技術問題，本實用新型是采用了如下技術方案實現的：所述的長距離非接觸式電流監測系統包括有泵浦源、波分復用器、摻鉺光纖、第一光隔離器、第一光耦合器、介質薄膜干涉濾波器、第二光隔離器與第三光隔離器。泵浦源的輸出端與波分復用器的980nm端口光纖連接，波分復用器的公共端口與摻鉺光纖的一端光纖連接，摻鉺光纖的另一端與第一光隔離器的輸入端光纖連接，第一光隔離器的輸出端與第一光耦合器的公共端光纖連接，第一光耦合器的80％端口與第三光隔離器的輸入端光纖連接，第一光光耦合器的20％端口與介質薄膜干涉濾波器的輸入端光纖連接，介質薄膜干涉濾波器的輸出端與第二光隔離器的輸入端光纖連接，第二光隔離器的輸出端與波分復用器的1550nm端口光纖連接。在此基礎之上，該長距離非接觸式電流監測系統還安裝有第二光耦合器、傳輸光纖、傳感探頭、光電探測器、低噪聲放大電路、A/D轉換電路、控制電路與計算機。

第二光耦合器的1％端口與第三光隔離器的輸出端光纖連接，第二光耦合器的99％端口與光電探測器的輸入端光纖連接，第二光耦合器的公共端口與傳輸光纖的一端光纖連接，傳輸光纖的另一端與傳感探頭中光纖光柵的尾纖光纖連接。光電探測器的輸出端與低噪聲放大電路的輸入端電線連接，低噪聲放大電路的輸出端與A/D轉換電路的輸入端電線連接，A/D轉換電路的輸出端與控制電路的輸入端電線連接，控制電路的輸出端與計算機的輸入端電線連接，控制電路與介質薄膜干涉濾波器之間是電線連接。

技術方案中所述的泵浦源是通過波分復用器為光纖激光器提供980nm的泵浦光的泵浦源，波分復用器是結構為980nm/1550nm的波分復用器，第一光耦合器是分光比為80:20的光耦合器；所述的第二光耦合器是分光比為99:1的光耦合器，第一光隔離器、第二光隔離器與第三光隔離器是結構相同的光隔離器；