[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于反射延遲線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)無(wú)源聲表面波電流傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811603905.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111366768A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文;孫媛;賈雅娜;范淑瑤;梁勇;劉夢(mèng)偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01R19/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R19/00
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于反射延遲線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)無(wú)源聲表面波電流傳感器，所述聲表面波電流傳感器包括壓電晶體基片(21)、叉指換能器(22)和聲表面波反射型延遲線(xiàn)(23)；所述聲表面波反射型延遲線(xiàn)(23)包括沿聲表面波的傳播方向上設(shè)置的第一短路柵反射器(231)、第二短路柵反射器(232)、第三短路柵反射器(233)；所述的第一反射器(231)與第二反射器(232)之間設(shè)置有磁致伸縮薄膜(24)。本發(fā)明具有高精度，高靈敏度，體積小，重量輕，功耗低的優(yōu)點(diǎn)；具有良好的穩(wěn)定性，能夠快速響應(yīng)，制作成本低；可實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)無(wú)源測(cè)量方式，特別適合于高溫高壓及無(wú)人值守等極端應(yīng)用環(huán)境，極具應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲表面波器件領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于反射延遲線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)無(wú)源聲表面波電流傳感器。

背景技術(shù)

電流傳感器在電力系統(tǒng)控制保護(hù)和監(jiān)控中起著至關(guān)重要的作用。如今，電力系統(tǒng)中電網(wǎng)電壓等級(jí)不斷提高、容量不斷增大，使得高靈敏度、高可靠性、抗電磁干擾性好的電流傳感器成為其當(dāng)下的發(fā)展需求。

傳統(tǒng)的電流傳感器主要是霍爾型和光纖型。霍爾型電流傳感器的檢測(cè)原理基于霍爾效應(yīng)，如圖1(a)所示，霍爾元件放置于磁芯開(kāi)口氣隙處，當(dāng)導(dǎo)體流過(guò)電流時(shí)，在導(dǎo)體周?chē)a(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，磁芯將磁力線(xiàn)集聚至氣隙處，霍爾元件輸出與氣隙處磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的電壓信號(hào)，以此評(píng)價(jià)導(dǎo)體電流。光纖型電流傳感器的檢測(cè)原理基于法拉第磁光效應(yīng)，如圖1(b)所示，由磁光材料制作的光纖環(huán)繞在通電導(dǎo)線(xiàn)上，通過(guò)光學(xué)調(diào)制器和接收處理終端測(cè)量光波在通過(guò)光纖時(shí)，其偏振面由于電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用而發(fā)生旋轉(zhuǎn)的角度來(lái)確定被測(cè)電流的大小。

自1879年美國(guó)物理學(xué)家Edwin II.Hall在研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中導(dǎo)電性時(shí)發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)，霍爾電流傳感器以其高精度，價(jià)格低廉，線(xiàn)性好，快速響應(yīng)以及過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)長(zhǎng)久以來(lái)廣泛應(yīng)用于UPS電源、逆變焊機(jī)、變電站、電解電鍍、數(shù)控機(jī)床、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)以及需要隔離檢測(cè)的大電流監(jiān)測(cè)之中。然而隨著現(xiàn)代智能電網(wǎng)及工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，傳統(tǒng)的霍爾傳感器的直流工作供電、絕緣困難、精度易受偏移電流以及外界溫度環(huán)境因素影響等問(wèn)題也愈發(fā)突出。為應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，一種基于法拉第效應(yīng)的光纖電流檢測(cè)技術(shù)得到人們的關(guān)注，所謂法拉第效應(yīng)是1846年法拉第發(fā)現(xiàn)在磁場(chǎng)作用下，偏振光通過(guò)介質(zhì)時(shí)偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)的法拉第磁旋光效應(yīng)。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，以此理論為基礎(chǔ)的光纖電流傳感器憑借其低污染，絕緣性好，靈敏度高等特點(diǎn)得到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。代表性的光纖電流傳感器為全光纖型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，絕緣性好，靈敏度高，穩(wěn)定性好，發(fā)展迅速，目前已有樣機(jī)開(kāi)始在國(guó)內(nèi)掛網(wǎng)試用。但光學(xué)材料又存在制作與施工難度大，傳感探頭易碎，成本高等不足，推廣難度大。總的來(lái)說(shuō)，這兩種應(yīng)用于電流檢測(cè)的傳感器技術(shù)仍存在著諸多瓶頸，制約著其進(jìn)一步的實(shí)際應(yīng)用。因此，需要研究一種高可靠性、高穩(wěn)定性的新技術(shù)新方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的電流傳感器檢測(cè)精度低，靈敏度低，穩(wěn)定性差的缺陷，提供了一種基于反射延遲線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)無(wú)源聲表面波電流傳感器技術(shù)。該種結(jié)構(gòu)的聲表面波電流傳感器既提高了電流檢測(cè)精度，而且實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)無(wú)源的檢測(cè)手段。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于反射延遲線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)無(wú)源聲表面波電流傳感器。

所述聲表面波電流傳感器包括壓電晶體基片(21)、叉指換能器(22)和聲表面波反射型延遲線(xiàn)(23)；所述聲表面波反射型延遲線(xiàn)(23)包括沿聲表面波的傳播方向上設(shè)置的第一短路柵反射器(231)、第二短路柵反射器(232)、第三短路柵反射器(233)；所述的第一反射器(231)與第二反射器(232)之間設(shè)置有磁致伸縮薄膜(24)。

作為所述裝置的一種改進(jìn)，所述磁致伸縮薄膜(24)采用鐵鈷、鐵鎳、或TbDyFe超磁致伸縮合金材料，利用套刻工藝以射頻磁控濺射的方法在第一短路柵反射器(231)與第二短路柵反射器(232)之間進(jìn)行鍍膜制備。

作為所述裝置的一種改進(jìn)，所述磁致伸縮薄膜(24)采用薄膜、柵陣或點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；