[發明專利]磁光電流傳感器及其制造方法

無效

• 申請號: 201010168763.9
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號: CN101819225A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 焦新兵;錢波;樓柿濤;蔣春萍;王亦
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01D3/036
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種光學電流傳感器，尤其是一種用于電力系統高壓大電流測 量的磁光電流傳感器及其制造方法。

背景技術

光學電流互感器(Optical?Current?Transducer，簡稱OCT)是以法拉第磁光 效應為基礎，直接或間接對電流進行測試的裝置。光學電流互感器以其絕緣性 能好、抗電磁干擾能力強、造價低、動態測量范圍大、不含鐵芯、不存在磁飽 和、鐵磁諧振、體積小、重量輕等優良性能，最有希望成為智能電網中理想的 電流互感器。智能電網中電流傳感器是電力系統中輸變電線路不可缺少的重要 設備。它的應用能夠提高投資效率、運行效率和經營效率，實現向集約化和精 細化發展方式的轉變。

在先發明專利中，一種磁光電流傳感器及其制造方法(參見發明專利：申 請號200910183929.1，公開號CN101672870A)。該傳感器中采用方位探測器 檢測偏振光通過磁光晶體后偏轉角度的變化，而后通過電信號進行信息傳輸。 該系統有相當的優點，但應用范圍較為狹窄，溫度變化、器件抖動對整個系統 的影響較大，此外還有如下不足：

1、傳感器沒有對光纖輸入部分進行矯正，繼而無法排除輸入光纖抖動等 原因引起噪聲，無法保證整個系統的精度；

2、傳感器沒有對光纖輸出部分進行矯正，繼而無法排除磁光晶體抖動、 輸出光纖抖動、溫漂等原因引起的噪聲。

3、磁光晶體前加偏振片增大了整個器件的體積，不利于降低成本。

發明內容

為克服上述現有技術中存在的不足，本發明提供了一種模塊化設計的磁光 電流傳感器裝置及其制造方法，擴大該傳感器的應用范圍，提高該傳感器用于 測量時的抗干擾性能及測量精度。

為實現上述第一個目的，本發明的技術解決方案是：

一種磁光電流傳感器，其特征在于：采用模塊化的器件結構，包括沿光路 方向依次排列設置的光纖輸入模塊、光纖輸入矯正模塊、磁光晶體模塊、光纖 輸出模塊及光纖輸出矯正模塊，其中所述光纖輸入矯正模塊與光纖輸入模塊的 偏振分束器相關聯，并與光線輸入模塊一并輸出至磁光晶體模塊，所述磁光晶 體模塊的輸出相連到光纖輸出模塊的偏振分束器，且所述光纖輸出矯正模塊與 所述光纖輸出模塊的偏振分束器相關聯。

進一步地，前述的一種磁光電流傳感器，其中該磁光晶體模塊包括石榴石 及其上沿光路方向依次生長形成的緩沖層、永磁薄膜及保護層，其中所述緩沖 層的薄膜厚度為5nm～100μm；所述永磁薄膜的厚度為10nm～1cm，至少包括 釹鐵硼、釤鈷、鋁鎳鈷中的一種或一種以上；所述保護層的厚度為1nm～ 10μm，至少包括SiO₂、SiN、Cr、Ta中的一種或一種以上。

進一步地，前述的一種磁光電流傳感器，其中該用于提供偏振光源的光纖 輸入模塊包括保偏輸入光纖、輸入光纖準直器、偏振分束器；該光纖輸入矯正 模塊包括相串聯的光纖準直器、保偏輸出光纖及光強探測器；該用于提供探測 及分析用輸出光的光纖輸出模塊包括偏振分束器、輸出光纖準直器、保偏輸出 光纖及光強探測器；該光纖輸出矯正模塊包括相串聯的光纖準直器、保偏輸出 光纖及光強探測器。

本發明的第二個目的，將通過如下技術方案來實現：

一種磁光電流傳感器的制造方法，沿光路定位設置各模塊化構件，其特征 在于：所述模塊化構件中的磁光晶體模塊的制備方法包括步驟：I、采用超聲 波清洗并烘干石榴石，將掩膜板壓貼于石榴石表面；II、將石榴石放入薄膜生 長系統中，真空環境下在石榴石表面依次生長緩沖層及永磁薄膜；III、對生長 產物升溫至550℃～800℃進行二次退火；IV、室溫下生長保護層，并對永磁薄 膜磁化充磁，得到磁光晶體模塊。

進一步地，前述的磁光電流傳感器的制造方法，其中步驟II中薄膜生長的 方法至少包括磁控濺射法、電子束蒸發法或脈沖激光沉積法。

實施本發明的技術方案，其優點為：

通過模塊化設計對光纖輸入和光纖輸出進行雙重矯正，解決了因光學系統 抖動或溫度漂移等原因引起的噪聲，大幅提升了磁光電流傳感器受溫漂等因素 影響下的測量精度。并且采用緩沖層增強了永磁薄膜與襯底之間的附著力，從 而提高永磁薄膜的磁學性質，使得偏振光的旋轉角更大，測量精度更高。