[發(fā)明專利]一種應(yīng)用光學(xué)原理檢測直流電流的裝置

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• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN105606868A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王義剛
• 申請（專利權(quán)）人: 王義剛
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/24
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 胡佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電流檢測裝置，尤其是一種應(yīng)用光學(xué)原理檢測直流電流的裝置。

背景技術(shù)

我國生產(chǎn)的霍爾電流傳感器大部分是開放式電流傳感器，其原理是當(dāng)原邊電流I_P流過一 根長導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場，這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比，產(chǎn)生的 磁場聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測量并放大輸出，其輸出電壓V_S精確的反 映原邊電流I_P。。此種原理的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，所用元器件較少，生產(chǎn)工藝簡單，但其也存在 一定缺點，其本身設(shè)計就存在先天的設(shè)計缺陷，電路易受外界干擾的因素比較多，如磁場、 溫度等，且霍爾器件目前還完全依賴國外進(jìn)口，為了減少互感器受外界溫度的影響，一些廠 家對霍爾互感器做了一些物理性的溫度補(bǔ)償，即在傳感器鐵芯外面加上電阻加熱器，使互感 器始終處在一個恒定的溫度狀態(tài)下，以滿足環(huán)境溫度對互感器產(chǎn)生的影響，但實際使用表明， 這樣的溫度補(bǔ)償對霍爾互感器而言，所起到的幫助非常小，同時還大大的增加了傳感器本身 的能耗。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，由于霍爾原理的局限性，傳感部分結(jié)構(gòu)設(shè)計必須用大量的硅鋼片做導(dǎo) 磁鐵芯，這樣就增加了傳感部分的體積和重量，結(jié)構(gòu)也變得非常的龐大，由于硅鋼片材料本 身存在離散性，導(dǎo)磁的特性很難做到一致，所以在制作生產(chǎn)過程中，工藝很難標(biāo)準(zhǔn)化，用硅 鋼片做鐵芯的目的是為了使被測的磁場有一個均磁的作用，但這樣也給傳感部分帶來了一個 負(fù)面的影響，周邊的雜散磁場同樣也對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生磁場干擾，是測量的精確度大大降低，為 了保證測量的準(zhǔn)確性，往往在工程現(xiàn)在，人為的把相鄰的其他磁場源與被測的磁場距離拉開， 這樣就造成了設(shè)備體積的增大和用地面積的增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有直流電流傳感器受外界干擾因素大，影響傳感器的探 測精度；另一方面，現(xiàn)有運用霍爾原理的傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計傳感部分體積和重量大。

本發(fā)明的目的是提供一種精度高，且傳感頭可通用的直流電流監(jiān)測裝置。此目的是通過 如下方式實現(xiàn)的：一種應(yīng)用光學(xué)原理檢測直流電流的裝置，包括光學(xué)傳感探測器、光學(xué)調(diào)制 解調(diào)器、數(shù)字電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、顯示終端；光學(xué)傳感探測器，用于感應(yīng)直流電流的大小和 變化；光學(xué)調(diào)制解調(diào)器，用于進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)? 離散的數(shù)字信號；還包括顯示終端，用于顯示電流和電壓；光學(xué)傳感器探測電流信號后，由 光學(xué)調(diào)制解調(diào)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號和數(shù)字信號的相互轉(zhuǎn)換，最終通過顯示終端顯示 出來。通過光學(xué)傳感器感應(yīng)直流電流和電壓的變化，其精度高于傳統(tǒng)霍爾傳感器一個數(shù)量級。

進(jìn)一步地，所述顯示終端包括電流顯示模塊、電壓顯示模塊、電量顯示模塊、功率顯示 模塊、顯示屏，所述顯示屏為觸摸液晶顯示屏。此顯示終端實時顯示電流、電壓、電量及功 率等，數(shù)值可以保存6個月，通過觸摸屏進(jìn)行相關(guān)時間段的數(shù)值查詢，并供用戶對生產(chǎn)進(jìn)行 分析和評價。

進(jìn)一步地，還包括不銹鋼全封閉機(jī)箱，所述光學(xué)傳感探測器、光學(xué)調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字電 路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器及顯示終端均安裝于所述不銹鋼全封閉機(jī)箱內(nèi)。通過不銹鋼全封閉機(jī)箱可以 起到防污染、防金屬粉塵、防強(qiáng)磁場和可靠散熱的作用。

進(jìn)一步地，所述的光學(xué)傳感探測器包括傳感環(huán)，其安裝在直流大電流母線上，由長短不 一的鋁合金型材組裝而成。鋁合金型材具有標(biāo)準(zhǔn)的通用結(jié)構(gòu)，方便安裝。

進(jìn)一步地，所述的傳感環(huán)包括傳感光纖，用來感應(yīng)直流電流的大小和變化；以及光纖的 外殼結(jié)構(gòu)，用來保護(hù)光纖。

進(jìn)一步地，所述的光纜連接器包括連接頭和連接座。只要光纖的纖芯數(shù)對的上，任何的 光纜頭和頭、座和座、頭和座以及座和頭都可以實現(xiàn)自然連接，并且有可靠的防污和防水功 能，可以保證光信號在任何惡劣的環(huán)境下都能很好的傳輸光信號。

進(jìn)一步地，所述的光學(xué)傳感探測器為Faraday磁光效應(yīng)原理的光學(xué)電流傳感器。其具有 良好的動態(tài)范圍、優(yōu)異的抗電磁干擾能力。

本發(fā)明的有益效果是：

(一)基于應(yīng)用光學(xué)原理的直流電流測量精度高于傳統(tǒng)霍爾是互感器一個數(shù)量級。

(二)變單一的直流電流檢測為多功能監(jiān)控，可以實現(xiàn)直流電流、直流電壓，瞬時功率 以及累積電量的檢測和監(jiān)測，并有數(shù)據(jù)保存分析功能。

(三)體積小，重量輕，通用結(jié)構(gòu)設(shè)計，方便工業(yè)化生產(chǎn)、現(xiàn)場安裝以及運輸?shù)取?