[發明專利]一種可自由繞制的光纖電流傳感器敏感線圈及制造方法

有效

• 申請號: 201310738815.5
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103713180B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 王巍;王學鋒;李俊一;馮巧玲
• 申請（專利權）人: 北京航天時代光電科技有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G02B6/44
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 臧春喜

技術領域

本發明涉及一種光纖電流傳感器敏感線圈及制造方法，特別涉及一種可自由繞制的光纖電流傳感器敏感線圈及制造方法，屬于敏感器設計技術領域。

背景技術

光纖電流傳感器是一種基于法拉第磁光效應的光電傳感器，由于其具有對高壓絕緣、高安全性和可靠性、維護費用低等優勢，因而具有很好的市場前景，特別是反射式光纖電流傳感器，由于其具有較好的互易性，因此性能更優。在反射式光纖電流傳感器中，敏感線圈內傳輸的左旋和右旋圓偏振光感應待測電流產生的磁場后會產生不同的相位變化，繼而通過解調左旋和右旋圓偏振光波間的相位差得到待測電流的大小。為了保證電流測量的精度，需要開發高質量的敏感線圈。

2005年召開的第17次“Conference?on?Optical?Fiber?Sensors”中發表的文章“Fiber-optic?dc?current?sensor?for?the?electro-winning?industry”公開了一種敏感線圈的制備方法，該方法將敏感光纖6固定在毛細管12內，并通過環氧環帶13對毛細管進行固定，其截面如圖1所示。該種方法所述的敏感線圈需要通過退火進行光纖去應力處理，退火需要很長的時間，并且會造成光纖變脆，從而使后續的熔接等處理變得艱難。

2008年公開號為CN101408559A的專利“一種反射式光纖電流傳感器的敏感線圈的制備方法”公開了一種敏感線圈的制備方法，該方法在環形金屬骨架上1加工阿基米德螺旋線形狀的溝槽2，將敏感光纖6繞制在溝槽內，利用光纖膏進行填充固定，其截面如圖2所示。該種方法采用金屬骨架作為敏感光纖的載體，集成于高壓設備中，具有一體化安裝特點，需要在斷開電流導體的情況下進行安裝。這種敏感線圈不具有可變形狀，只能具有固定的、預定的形狀，且當敏感線圈直徑較大時，不利于運輸和安裝。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種可自由繞制的光纖電流傳感器敏感線圈及制造方法，該線圈可自由繞制，易于拆裝，穩定性好，能夠保證電流測量精度。

本發明的技術解決方案是：一種可自由繞制的光纖電流傳感器敏感線圈，包括由保偏光纖、λ/4波片、敏感光纖和反射鏡組成的光路主體、光纖保護套、毛細管、加強塑料基體、內護套和外護套，其中保偏光纖采用光纖保護套進行保護，敏感光纖外套有毛細管，毛細管內填充潤滑劑，且毛細管兩端端口通過膠體進行密封，敏感光纖兩端分別連接λ/4波片的一端和反射鏡，λ/4波片的另一端連接保偏光纖，光路主體通過粘合劑固定在加強塑料基體內，加強塑料基體外采用內護套緊密保護，內護套外采用外護套緊密保護，外護套為扁環形，在外護套（13）兩端的外表面分別設有互相垂直的“L”形標記。

敏感光纖采用未經過高溫退火處理的光纖。

毛細管采用聚四氟乙烯、聚四氟乙丙烯或PVC材料制成。

潤滑劑采用硅油或粉末。

膠體采用紫外固化膠或硅橡膠。

光纖保護套采用硅膠材料。

粘合劑采用硅樹脂。

加強塑料基體采用聚乙烯纖維、玻璃纖維或芳綸纖維增強塑料帶。

內護套采用中密度聚乙烯材料制成。

外護套采用聚酰胺纖維制成，厚度為0.4～0.44mm。

一種可自由繞制的光纖電流傳感器敏感線圈制造方法，具體的制造方法如下：

（1）采用聚乙烯纖維、玻璃纖維或芳綸纖維拉制出一條帶有凹槽結構的加強塑料基體，選用線雙折射率小于10^-6的光纖作為敏感光纖，選用線雙折射率大于10^-5的光纖作為保偏光纖；

（2）將敏感光纖套入直徑小于反射鏡橫截面寬度的毛細管，然后利用保偏光纖熔接機將敏感光纖的一端與保偏光纖通過λ/4波片連接，敏感光纖（8）的另一端與反射鏡（9）相連，用粘合劑將λ/4波片固定在加強塑料基體的一端；

（3）將加強塑料基體垂直懸掛，使敏感光纖自然懸垂一段時間后，用粘合劑將反射鏡固定在加強塑料基體的另一端；

（4）利用注射器將潤滑劑注入到毛細管中，使潤滑劑自動下流直到填滿整個毛細管內腔；

（5）將加強塑料基體水平放置，用膠體將毛細管的端口密封，并將整個光路主體用粘合劑固定在加強塑料基體中；

（6）最后將內護套和外護套通過護套擠出機緊密擠塑在加強塑料基體上形成可自由繞制的敏感線圈，并在敏感線圈兩端相應位置上印上相互垂直的“L”標記。

本發明與現有技術相比的優點在于：