[發明專利]基于NV色心傳感器的電流檢測裝置、方法和存儲介質

在審

• 申請號: 202111039869.3
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113834963A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 孫峰;萬傳奇;許克標
• 申請（專利權）人: 國儀量子(合肥)技術有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王燕

本發明公開了一種基于NV色心傳感器的電流檢測裝置、方法和存儲介質。其中，電流檢測裝置包括：NV色心傳感器探頭、入射光纖、出射光纖和控制組件，NV色心傳感器探頭包括入射端、出射端和含有NV色心的金剛石，控制組件輸出激光信號，并通過入射光纖將激光信號輸送至金剛石，以使金剛石產生熒光信號，以及通過出射光纖接收熒光信號，并根據熒光信號得到NV色心傳感器探頭所在空間的待測電流。本發明可改善NV色心傳感器探頭與后端設備的絕緣特性，以及NV色心傳感器在強電場、高電壓下工作的可靠性，并且去除了NV色心傳感器中的微波系統部分，降低了NV色心傳感器整機的成本和復雜度。

技術領域

本發明涉及電流檢測技術領域，具體涉及一種基于NV色心傳感器的電流檢測裝置、方法和存儲介質。

背景技術

近年來，基于NV色心的磁傳感器技術取得一系列突破，可以實現較高的磁測量精度，并具有潛在的高可靠性優勢。這一技術可以應用在電流檢測領域中，用以改善現有互感器的一些技術瓶頸，比如精度較低、故障率較高、存在鐵磁諧振和渦流等等。

典型的NV色心磁傳感器包括激光器、微波系統、光電轉換器、信號采集系統等元件，其中，光電轉換器、微波系統的輻射結構通常被安裝在傳感器探頭上，而其他元件安裝在后端控制系統中。后端控制系統與NV色心傳感器探頭之間通過光纖、微波同軸線、信號線連接，其中，光纖用以傳輸激光器輸出的激光信號，微波同軸線用以傳遞微波系統的微波信號，而信號線用以將光電轉換器產生的弱電信號傳輸到信號采集系統中。

然而，在電流檢測技術的應用環境中，待測電流周圍伴隨高電壓與強電場，這對NV色心磁傳感器提出了一系列限制。首先，NV色心傳感器探頭必須放置在待測電流周圍，而后端控制系統往往放置在遠離待測電流的位置上，因此需要考慮探頭和后端控制系統的連接問題。例如，在信號傳輸過程中，傳輸微波信號的微波同軸線和傳輸光電轉換器信號的信號線會破壞一次導體與二次系統間的絕緣，在工程上風險較大。另外，NV色心傳感器探頭中的光電轉換器屬于弱電元件，不適合在強電場下工作，這也增加了NV色心傳感器在使用中的風險，限制了NV色心傳感器在電流檢測領域中的應用。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的第一個目的在于提出一種基于NV色心傳感器的電流檢測裝置，以改善NV色心傳感器探頭與后端設備的絕緣特性，以及NV色心傳感器在強電場、高電壓下工作的可靠性，并且去除了NV色心傳感器中的微波系統部分，降低了NV色心傳感器整機的成本和復雜度。

本發明的第二個目的在于提出一種電流檢測方法。

本發明的第三個目的在于提出一種計算機可讀存儲介質。

為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種基于NV色心傳感器的電流檢測裝置，包括：NV色心傳感器探頭，所述NV色心傳感器探頭包括入射端、出射端和含有NV色心的金剛石，所述金剛石設置在所述入射端和所述出射端之間；入射光纖和出射光纖，所述入射光纖與所述入射端連接，所述出射光纖與所述出射端連接；控制組件，所述控制組件與所述入射光纖、所述出射光纖分別連接，所述控制組件用以輸出激光信號，并通過所述入射光纖將所述激光信號輸送至所述金剛石，以使所述金剛石產生熒光信號，以及通過所述出射光纖接收所述熒光信號，并根據所述熒光信號得到所述NV色心傳感器探頭所在空間的待測電流。

根據本發明實施例的基于NV色心傳感器的電流檢測裝置，通過控制組件輸出激光信號，并通過入射光纖將激光信號輸送至金剛石，以使金剛石產生熒光信號，以及通過出射光纖接收所述熒光信號，并根據該熒光信號得到NV色心傳感器探頭所在空間的待測電流，從而改善了NV色心傳感器探頭與后端設備的絕緣特性，并且去除了NV色心傳感器中的微波系統部分，降低了NV色心傳感器整機的成本和復雜度。