[發明專利]基于磁流體的互反光路光學式電流傳感裝置

有效

• 申請號: 201210412854.1
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103257262A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 張永前
• 申請（專利權）人: 重慶德易安科技發展有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 侯春樂

技術領域

本發明涉及一種傳感裝置，尤其涉及一種基于磁流體的互反光路光學式電流傳感裝置。

背景技術

現有技術中，采用磁流體的光學式電流傳感裝置，其基本原理是：將磁流體置于輸電線路所產生的磁場中，此時，入射到磁流體中的偏振光在法拉第效應的作用下，偏振光的偏振面會產生與磁場強度成正比的旋轉角，用檢偏器檢測到這個旋轉角，就能測量出磁場的大小，進一步地就可獲得輸電線路中的電流參數。

傳感裝置的精確度和抗干擾性，是制作傳感裝置時必須考慮的問題，現有技術中，采用磁流體的光學式電流傳感裝置，其測量數據受環境干擾影響較大，尤其是溫度干擾，其應用因而受到局限；為了解決環境干擾影響問題，相關技術人員進行了大量探索，如03125392.X號專利提出的一種光電電流互感器，它采用引入永磁體和參考光路的方法，從而補償溫度對溫度敏感原件的影響，但該方案使傳感裝置的復雜度大幅增加，且保持永磁體的長期穩定性也是實際應用過程中的障礙，同時，其傳感裝置對自身部件的精確度和穩定性的依賴度較高。

發明內容

針對背景技術中的問題，本發明提出了一種基于磁流體的互反光路光學式電流傳感裝置，它由光源、起偏鏡、半反半透鏡、磁流體薄膜、檢偏鏡、第一光電探測器和第二光電探測器組成；

磁流體薄膜左側面上設置有第一入射端和第二出射端，磁流體薄膜右側面上設置有第二入射端和第一出射端，第一入射端和第一出射端對正設置，第二入射端和第二出射端對正設置；

檢偏鏡左側面上設置有第一輸入端和第二輸出端，檢偏鏡右側面上設置有第一輸出端和第二輸入端；第一輸入端和第一輸出端對正設置，第二輸入端和第二輸出端對正設置；

光源與起偏鏡光路連接，起偏鏡與半反半透鏡光路連接；半反半透鏡將輸入光分流為反射光和透射光，其中，反射光和透射光的光強比例為1︰1；

反射光和透射光中的一者，經光路傳輸后從第一入射端射入磁流體薄膜內，并從第一出射端射出，從第一出射端射出的光經光路傳輸后從第一輸入端射入檢偏鏡內，并從第一輸出端射出，第一光電探測器采集從第一輸出端射出的光的光強信號；反射光和透射光中的另一者，經光路傳輸后從第二輸入端射入檢偏鏡內，并從第二輸出端射出，從第二輸出端射出的光經光路傳輸后從第二入射端射入磁流體薄膜內，并從第二出射端射出，第二光電探測器采集從第二出射端射出的光的光強信號。

起偏鏡的透光軸和檢偏鏡的透光軸之間的夾角為45°。

從前文所述的結構中可以看出，由半反半透鏡分離出的反射光和透射光，這兩路光在磁流體薄膜和檢偏鏡上的透射次序相反、透射方向相反，在電磁場方向一定的條件下，由于磁流體對兩路光的調制作用使得兩路光的旋轉方向不同，同時，由于兩路光處于同一測量環境中，且兩路光來自同一光源，因此，由光源的光強波動、環境溫度和其他環境噪聲對兩路光造成的影響是相同的，使得最終測得的偏振光振動方向旋轉角度的大小與環境噪聲的影響無關，從而提高了裝置的抗干擾性能，同時還降低了裝置對于光源的要求，提高了測量精度，具體處理為：

以起偏鏡和檢偏鏡透光軸夾角為45°為例，設光源（激光二極管）發出的單色光束經過起偏鏡后的光強恒定部分為I₀，由于環境帶來的噪聲為ζ，半反半透鏡將此光束分裂成的兩個子光束，其中由第一光電探測器測得的光強為I₁，I₁可由下式示出：

由第二光電探測器所測得的另一子光束的光強為I₂，I₂可由下式示出：

將兩個光電探測器測得的光強值相除，即：

由此解得：

θ=arctan(21+I1/I2-1)]]>