[實用新型]一種溫度補償型的電流傳感頭

無效

• 申請號: 200920033768.3
• 申請日: 2009-07-02
• 公開（公告）號: CN201434888Y
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 趙建林;呂全超;姜碧強
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01R19/32
• 分類號: G01R19/32;G01R15/24
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本實用新型涉及一種溫度補償型的電流傳感頭，屬于光纖傳感及光學測量領域。

背景技術

光纖光柵傳感器的原理是將待測量轉化為光纖光柵布拉格波長的漂移量，制作簡單，但其波長調制特性，給信號解調帶來一定的困難。普通的光纖法布里-珀羅干涉儀(FPI)傳感器利用了光纖傳光和F-P干涉原理，測量精度高，但制作工藝難度較大。光纖光柵FPI由在同一根光纖中寫入兩個相同的光纖光柵構成，綜合了光纖光柵和光纖FPI的優點，不僅制作簡單，而且具有體積小、質量輕、電絕緣性好、易于實現系統的全光纖結構等優點，可達到傳統光纖FPI傳感器的測量精度，受到了越來越廣泛地關注。

在電力系統中，對輸變電線路的電壓、電流、功率等參數的監測尤為重要。隨著電網電壓的不斷提高，傳統的電磁式傳感器因絕緣性差、結構復雜、成本高昂等，越來越不能滿足要求。為此，全光纖高壓電流傳感器成為研究的熱點之一。目前，光纖電流傳感器使用的測量方法有：光偏振態測量法、波長調制測量法和光干涉測量法。其中光干涉測量法的原理是利用外場改變相干光的相位差進行測量，例如2006年《儀表技術與傳感器》第四期的“干涉式光纖電流傳感器”。干涉型光纖電流傳感器采用的干涉儀結構主要有馬赫-曾德(M-Z)干涉儀、邁克耳孫干涉儀和FPI。馬赫-曾德干涉儀與邁克耳孫干涉儀的構造基本相同，由信號臂光纖和參考臂光纖構成。這種結構的光纖電流傳感器由于傳感光束和參考光束分別是在兩根光纖中傳輸，故光纖內部的雙折射、環境溫度、振動、彎曲等因素的干擾，會嚴重影響傳感器的性能。FPI型光纖電流傳感器的傳感光束和參考光束是在同一根光纖中傳輸，有效地解決了光纖的雙折射、振動和彎曲等問題，但溫度的影響始終無法解決。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本實用新型提出一種溫度補償型的電流傳感頭，改善了原有電流傳感器的性能，制作工藝相對簡單，可以實現溫度和交變電流的同時測量。

技術方案

本實用新型的提出的電流傳感頭，其特征在于包括光纖光柵法布里-珀羅干涉儀3、磁致伸縮材料4和2塊永磁體1；2塊永磁體1相對平行置于磁致伸縮材料4的兩側，光纖光柵法布里-珀羅干涉儀3的光纖光柵FPI粘貼在磁致伸縮材料4上；磁致伸縮材料4的長度等于光纖光柵FP1的腔長或小于光纖光柵FPI的腔長的1.5倍；2塊永磁體1的長度大于或等于光纖光柵FPI的腔長的長度；所述的光纖光柵FPI位于光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的兩光纖光柵2之間。

所述的2塊永磁體1垂直固定在磁致伸縮材料4的兩端。

所述光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的反射率小于5％。

有益效果

本實用新型提供的溫度補償型的電流傳感頭，解決了傳統電流傳感器的溫度、電流交叉敏感問題，實現了溫度對電流的補償測量，提高了測量精度。本實用新型還可通過提高電流對磁致伸縮元件的作用效果和光纖光柵F-P腔受制于磁致伸縮元件部分的長度兩種方式來改善電流測量的靈敏度和量程。同時，本實用新型具有體積小、結構簡單、成本低、性能穩定、靈敏度高、電絕緣性好、耐腐蝕的優點，可在惡劣條件下工作。

附圖說明

圖1：為本實用新型實施例1電流傳感頭結構示意圖

圖2：為本實用新型實施例2電流傳感頭結構示意圖

1、永磁體；2、光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的兩段光纖光柵；3、光纖光柵法布里-珀羅干涉儀；4、磁致伸縮材料；

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本實用新型作進一步描述：

本實用新型實施例的一種溫度補償型的交變電流傳感頭，其中包括光纖光柵法布里-珀羅干涉儀3、磁致伸縮材料4和2塊永磁體；2塊永磁體相對置于磁致伸縮材料4的兩側，光纖光柵法布里-珀羅干涉儀3的兩段光纖光柵3之間形成的光纖光柵FPI粘貼在磁致伸縮材料4上。

實施例1：參閱附圖1，為電流傳感頭結構示意圖。光纖光柵FPI粘貼在磁致伸縮材料4上，永磁體1平行固定在磁致伸縮材料4兩側。

所述光纖光柵FPI?3的F-P腔受制于磁致伸縮材料4，兩段光纖光柵2自由放置；所述光纖光柵法布里-珀羅干涉儀的反射率小于5％。

磁致伸縮材料在永磁體的作用下，工作在線性區。交變電流周圍的磁場作用于磁致伸縮材料，引起磁致伸縮材料的長度發生周期性變化。光纖光柵F-P腔隨之發生形變。形變對光纖的影響分為兩部分：一是彈光效應引起的纖芯折射率變化；二是應變引起的光纖長度的變化。兩者的共同作用引起光信號在FPI中傳輸的光程發生周期性變化，從而導致反射光強大小周期性變化。

實施例2：參閱附圖2，與實施例1的不同在于，所述兩塊永磁體1分別垂直置于磁致伸縮材料4的兩端。