[發(fā)明專利]一種環(huán)形結(jié)構(gòu)的光纖電流傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110061432.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112858772A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張家洪;張建鑫;郁聰;趙振剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R19/32
• 分類號(hào): G01R19/32;G01R19/00
• 代理公司: 昆明科眾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53218
• 代理人: 蔣晗

本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)形結(jié)構(gòu)的光纖電流傳感器，所述傳感器主要由環(huán)形硅鋼片、超磁致伸縮棒、光纖布拉格光柵、連接條和支撐條制成，當(dāng)導(dǎo)線通電，環(huán)形硅鋼片會(huì)聚集導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)，形成聚磁回路；在環(huán)形硅鋼片上切割出一定長(zhǎng)度的缺口，圓柱形超磁致伸縮棒上端與環(huán)形硅鋼片缺口一端粘貼在一起，連接條左端上表面與圓柱形超磁致伸縮棒下端粘貼在一起，連接條右端下表面與支撐條上端粘貼在一起，支撐條下端與環(huán)形硅鋼片粘貼在一起。本發(fā)明提供的光纖電流傳感器測(cè)量結(jié)果不受溫度影響，解決了光纖光柵電流傳感器受外界溫度干擾而不穩(wěn)定的問(wèn)題。本發(fā)明還具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能穩(wěn)定、靈敏度高、電絕緣性好、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)電流傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)形結(jié)構(gòu)的光纖電流傳感器。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，電力行業(yè)對(duì)于電流傳感器提出了更高的要求，傳統(tǒng)電流傳感器暴露出磁飽和、鐵磁諧振、易燃易爆等一系列問(wèn)題。光學(xué)電流傳感器因?yàn)楸旧淼目勾鸥蓴_能力，進(jìn)入了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的眼中。光學(xué)電流傳感器根據(jù)工作原理主要分為：法拉第效應(yīng)式，光電混合式和磁致伸縮式。

法拉第效應(yīng)式電流傳感器的工作原理是采用法拉第效應(yīng)，線性雙折射和溫度問(wèn)題一直是法拉第效應(yīng)式傳感器的一大難題。光電混合式傳感器利用的還是傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)原理，光纖只是用于信號(hào)傳輸，并未解決磁飽和、環(huán)境磁場(chǎng)等因素的影響。磁致伸縮式光纖布拉格光柵電流傳感器主要利用超磁致伸縮材料與光纖布拉格光柵的結(jié)合作為敏感單元，超磁致伸縮材料受到磁場(chǎng)作用會(huì)產(chǎn)生軸向的拉伸，粘貼在超磁致伸縮材料上的光纖布拉格光柵產(chǎn)生應(yīng)變，光柵尾纖將光信號(hào)傳輸?shù)浇庹{(diào)儀，解調(diào)儀解調(diào)出光纖布拉格光柵的中心波長(zhǎng)。這種傳輸方式可以實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量，具有較好的工業(yè)前景。

磁致伸縮式光纖布拉格光柵電流傳感器已經(jīng)成為光學(xué)電流傳感器的研究熱點(diǎn)之一。由于因?yàn)楣饫w光柵易受溫度的影響，故需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償?，F(xiàn)有方法采用“十”字形結(jié)構(gòu)超磁致伸縮材料設(shè)計(jì)傳感器并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。需要兩根超磁致伸縮材料呈“十”字形排列，將兩根光纖布拉格光柵分別粘貼在兩根超磁致伸縮材料上。這種結(jié)構(gòu)需要兩根兩根超磁致伸縮材料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，操作不便。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種環(huán)形結(jié)構(gòu)的光纖電流傳感器，在測(cè)量電流的同時(shí)，能夠避免溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種環(huán)形結(jié)構(gòu)的光纖電流傳感器，包括環(huán)形硅鋼片、連接條、超磁致伸縮棒、支撐條、線圈、導(dǎo)線以及光纖布拉格光柵，所述環(huán)形硅鋼片的一側(cè)繞制線圈，所述線圈下方設(shè)置導(dǎo)線；所述環(huán)形硅鋼片上切割出缺口，超磁致伸縮棒上端與環(huán)形硅鋼片缺口一端固定在一起，所述連接條左端上表面與超磁致伸縮棒下端固定在一起，所述連接條右端下表面與支撐條上端固定在一起，所述支撐條下端與環(huán)形硅鋼片固定在一起，兩根參數(shù)相同的光纖布拉格光柵分別粘貼在連接條的上下表面，呈對(duì)稱分布。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述，兩根光纖布拉格光柵通過(guò)光柵尾纖連接到解調(diào)儀上。

作為優(yōu)選，所述環(huán)形硅鋼片上的缺口長(zhǎng)度為25-35mm，環(huán)形硅鋼片的外半徑為40-50mm，內(nèi)半徑為20-25mm。

作為優(yōu)選，所述連接條的數(shù)量為一個(gè)，材料為不銹鋼，形狀為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度為30-35mm，寬度為3-8mm，厚度為1-2mm。

作為優(yōu)選，所述超磁致伸縮棒的數(shù)量為一個(gè)，形狀為圓柱體，底部直徑為3-8mm，長(zhǎng)度為20-30mm。

作為優(yōu)選，所述支撐條的數(shù)量為一個(gè)，材料為不銹鋼，形狀為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度為10-15mm，寬度為2-4mm，厚度為1-2mm。

作為優(yōu)選，所述線圈通過(guò)恒流源供電，線圈的匝數(shù)為400-600匝。

本發(fā)明的工作原理如下：采用本發(fā)明提供的電流傳感器測(cè)量電流時(shí)，光從光纖布拉格光柵一端入射，光纖內(nèi)部的光柵相當(dāng)于波長(zhǎng)頻帶反射器，會(huì)反射部分光波，反射光波的中心波長(zhǎng)λ_B為