[實用新型]原子電流傳感器

有效

• 申請號: 201220713867.8
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN202994887U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 曹遠洪
• 申請（專利權）人: 成都天奧電子股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊軍

技術領域

本實用新型涉及一種傳感器，具體地說，涉及一種原子電流傳感器。

背景技術

現有的傳感器大多是電磁式傳感器，現有的電磁式傳感器是利用磁電感應來測量物體轉速的，并且將磁信號轉換成電信號輸出，屬于非接觸式轉速測量儀表，因此也稱電磁式電流傳感器。電磁傳感器是當今市場上應用得最廣泛的傳感器之一。

然而電磁式傳感器在由于其存在測量精度不高、且容易受環境等影響的特點，無法滿足于高精度電流檢測的工程檢測和電流計量檢測等領域。

實用新型內容

本實用新型提供一種原子電流傳感器，目的在于克服在高精度電流檢測的工程檢測和電流計量檢測等領域使用電磁式傳感器無法很好地滿足要求的缺陷。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

原子電流傳感器，包括光源控制電路、受光源控制電路控制的光源、接收光源發出的光信號的原子吸收泡組件以及與原子吸收泡組件進行交互的傳感器信號處理電路。

為了實現光源的發光，所述光源控制電路包括：

溫度傳感器；

將溫度傳感器輸出的線性電壓進行放大的運算放大器；

將運算放大器放大后輸出的線性電壓進行功率放大的功率放大器，其中功率放大器與光源相連。

為了實現高精度濾光，所述原子吸收泡組件包括：

內充有堿金屬惰性氣體的吸收泡，其中光源發出的光照射在該吸收泡上；

設置在吸收泡一邊的偏振片，該偏振片由半圓形的第一偏振片和半圓形的第二偏振片貼合而成；

與偏振片相鄰并遠離吸收泡、用于聚光的第一凸透鏡，設置在吸收泡另一邊的第二凸透鏡；

與第二凸透鏡相鄰并遠離吸收泡的光電池；

纏繞在吸收泡上、并產生激勵電磁場的耦合線圈。

為了完全避免外界磁場的干擾，所述原子吸收泡組件和光源均設置在用于屏蔽外界電磁干擾的磁屏盒內。

為了使本實用新型準確輸出傳感器信號，所述傳感器信號處理電路包括：

接收光電池信號的帶通放大器；

依次相連的低頻振蕩器、移相器和相敏檢波器，該相敏檢波器與帶通放大器相連，其中帶通放大器同時輸出信號到低頻振蕩器；

連接于低頻振蕩器和耦合線圈之間的壓控振蕩器，該壓控振蕩器還設置有第二輸出端；

連接于相敏檢波器和壓控振蕩器之間的積分器。

作為另一種優選，所述傳感器信號處理電路包括帶有兩個輸出端的90°移相器，接收光電池信號并輸出信號到90°移相器的帶通放大器，且90°移相器的一個輸出端與耦合線圈相連。

進一步地，所述偏振片呈半圓形狀，且吸收泡內充制有金屬銣或銫，以及起緩沖作用的惰性氣體。該惰性氣體通常采用氮氣和氬氣中的一種或兩種。

再進一步地，所述溫度傳感器為溫度傳感器芯片或數字溫度傳感器芯片。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

（1）本實用新型結構簡單、成本低廉，適合推廣使用。

（2）本實用新型首先采用光源控制電路，該光源電路通過溫度傳感器感應溫度，并采用運算放大器和功率放大器分別進行電壓放大和功率放大，將溫度傳感器的信號轉換成大功率電流用于加熱光源，這樣便能使光源發光。該光源控制電路完成了原子電流傳感器的初始功能，同時結構簡單，占用面積小，測量精度高。

（3）本實用新型利用原子吸收泡組件進行濾光，首先本實用新型中的耦合線圈產生的激勵磁場，聯合在吸收泡內充滿惰性氣體的堿金屬的環境，再通過兩個半圓的偏振片分別對光源從線偏振轉換為左旋和右旋的圓偏振光；便實現偏振功能，這樣保持原子吸收泡組件濾光性能較強的同時工作狀態穩定，并且由于幾乎沒有元器件損耗，因此該原子吸收泡組件工作壽命長，這對本實用新型來講其精度有了保證。

（4）本實用新型中的原子吸收泡組件和光源均被封閉在磁屏盒內，避免其受到外部磁場的影響，保證原子吸收泡組件的濾光精度，這對于高精度行業的測量是大大有益的。

（5）本實用新型的傳感器信號處理電路包括至少兩種工作方式：一是主動式，二是被動式。被動式的傳感器信號處理電路采用相敏檢波器和低頻振蕩器進行檢波整流，再通過壓控振蕩器輸入反饋信號到耦合線圈，并且同時輸出信號，完成原子電流傳感器的功能；主動式的傳感器信號處理電路結構更為簡單，只需通過90°移相器和帶通放大器便可以進行選頻信號的放大并輸出信號，同時也能實現向耦合線圈反饋電壓的功能。因此無論是主動式還是被動式的傳感器信號處理電路，都能實現高精度的測量和對耦合線圈的反饋。