光纤光栅温度自补偿电流传感器制造技术

本发明专利技术提供一种光纤光栅温度自补偿电流传感器，包括悬臂梁和固定在悬臂梁上的第一光纤光栅、第二光纤光栅，所述悬臂梁依次包括固定端、变形部和自由端，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅分别位于变形部的上下两侧、且相互串联连接，所述固定端固定在一固定架上，自由端上设有一衔铁，还包括一固定在固定架上的导磁体，所述导磁体呈开口环状，该导磁体中间设有一容许被测导线穿过的空腔，所述导磁体两端之间设有一与空腔连通的缺口，且导磁体两端与衔铁端部之间均设有气隙。该电流传感器通过导磁体感应被测电线中被测电流的大小，克服了现有技术中因电磁铁内部的磁-电转换或电-磁转换而产生的误差，进而提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
光纤光栅温度自补偿电流传感器
本专利技术涉及一种电流传感器，特别是涉及一种光纤光栅温度自补偿电流传感器。
技术介绍
电流传感器是一种在电力行业用途较广泛的传感器，也是智能化电网的基本传感器，其可以用于计量，也可以用于安全监测，是电力行业实施检测或监测的常用基本传感元件。目前，电流传感器一般采用电子的方式，其不具有无源特性和远距离传输功能，而且抗干扰性能差、测量精度低、使用寿命短、可靠性低，且电子类电流传感器无法在高压环境下工作，存在漏电、爬电的危险，故该类电流传感器无法很好地解决行业内电流计量与监测问题。为解决上述问题，中国专利技术专利申请说明书CN102778598A公开了一种光纤光栅温度自补偿电流传感器，包括固定架、悬臂梁、电磁铁、吸引件以及设在同一光纤上的第一光纤光栅和第二光纤光栅，所述的悬臂梁水平设置，一端为自由端，另一端为固定端，该固定端连接在固定架上，悬臂梁的中部设有弹性区，所述的光纤设在悬臂梁上，第一光纤光栅和第二光纤光栅分别位于悬臂梁的弹性区的上下两侧，所述的电磁铁设在固定架上，并位于悬臂梁的自由端下方，悬臂梁的自由端设有吸引件；被测电流通过电磁铁的线圈时，电磁铁对位于悬臂梁自由端的吸引件产生吸引力，使得悬臂梁产生挠度变化，位于悬臂梁弹性区上方的第一光纤光栅拉伸，位于悬臂梁弹性区下方的第二光纤光栅收缩，产生波长变化，通过第一光纤光栅和第二光纤光栅波长的变化量实现对电流的检测；当温度变化时，设在同一光纤上的第一光纤光栅和第二光纤光栅产生波长的变化量向同，实现温度自补偿。但是，上述光纤光栅温度自补偿电流传感器存在以下缺陷：1、该电流传感器中，被测电流通过电线进入电磁铁的线圈，经过电磁铁的电-磁的转换后吸住吸引件，而该电-磁转换过程会不可避免地产生误差，降低传感器对电流测量的准确性，且被测电流需流入传感器内部，从而降低可靠性；2、该电流传感器中，悬臂梁自由端与固定端之间的间距较大，而悬臂梁因自由端下移所产生的挠度又较小，从而影响第一光纤光栅和第二光纤光栅的变形，最终降低电流传感器的灵敏度。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种无需传感器内部电-磁转换、测量精度高的光纤光栅温度自补偿电流传感器。为实现上述目的，本专利技术提供一种光纤光栅温度自补偿电流传感器，包括悬臂梁和固定在悬臂梁上的第一光纤光栅、第二光纤光栅，所述悬臂梁依次包括固定端、变形部和自由端，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅分别位于变形部的上下两侧、且相互串联连接，所述固定端固定在一固定架上，自由端上设有一衔铁，还包括一固定在固定架上的导磁体，所述导磁体呈开口环状，该导磁体中间设有一容许被测导线穿过的空腔，所述导磁体两端之间设有一与空腔连通的缺口，且导磁体两端与衔铁端部之间均设有气隙。进一步地，所述固定端的上下两侧均设有第一凸台，自由端的上下两侧均设有第二凸台，所述第一光纤光栅的两端分别固定在第一凸台和第二凸台上，所述第二光纤光栅的两端也分别固定在第一凸台和第二凸台上。优选地，所述第一光纤光栅和第二光纤光纤通过一光纤相串联，所述光纤也固定在悬臂梁上。进一步地，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅为两个波长不同的光纤光栅。进一步地，所述变形部的厚度H小于固定端、自由端的厚度W。优选地，所述导磁体为圆环形或方框形。如上所述，本专利技术涉及的光纤光栅温度自补偿电流传感器，具有以下有益效果：该电流传感器通过导磁体感应被测电线中被测电流的大小，克服了现有技术中因电磁铁内部的磁-电转换或电-磁转换而产生的误差，进而提高测量精度。附图说明图1本专利技术的结构示意图。图2为图1的A圈放大图。图3至图5为图1的不同实施例。图6、图7为本专利技术中悬臂梁不同实施例的结构示意图。元件标号说明1悬臂梁11固定端111第一凸台12变形部13自由端131第二凸台14加固部15间隙2第一光纤光栅3第二光纤光栅4固定架5衔铁51本体52被吸附部6导磁体61空腔62缺口63上导磁件631导磁部64下导磁件65上连接凸缘66下连接凸缘67突出部7气隙8光纤具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。如图1所示，本专利技术提供一种光纤光栅温度自补偿电流传感器，包括悬臂梁1和固定在悬臂梁1上的第一光纤光栅2、第二光纤光栅3，所述悬臂梁1依次包括固定端11、变形部12和自由端13，所述变形部12由弹性材料制成，所述第一光纤光栅2和第二光纤光栅3分别位于变形部12的上下两侧、且相互串联连接，所述固定端11固定在一固定架4上，自由端13上设有一衔铁5，还包括一固定在固定架4上的导磁体6，所述导磁体6呈开口环状，该导磁体6中间设有一容许被测导线穿过的空腔61，所述导磁体6两端之间设有一与空腔61连通的缺口62，且导磁体6两端与衔铁5端部之间均设有气隙7，见图2。所述缺口62使导磁体6为一个不闭合的环状体，且悬臂梁1位于该缺口62的外侧，所述缺口62中也可填充不导磁材料，从而使导磁体6在感应被测电流时，在导磁体6中所产生的磁路为一不闭合的环形磁路。本实施例中，所述第一光纤光栅2和第二光纤光栅3为两个波长不同的光纤光栅，使其在量程内互不干扰。使用该电流传感器测量电流时，将导磁体6套在被测导线或被测物上，使被测导线或被测物中的被测电流穿过导磁体6的空腔61，通过气隙7在导磁体6和衔铁5之间形成一环向闭合的磁路，使导磁体6感应该被测电流、并对衔铁5产生一吸力，使衔铁5、自由端13一起向下移动，进而使悬臂梁1的变形部12向下弯曲，产生一挠度，则位于变形部12上方的第二光纤光栅3在其轴向上被拉伸，位于变形部12下方的第一光纤光栅2在其轴向上被压缩，即第一光纤光栅2波长变化和第二光纤光栅3波长变化大小相等、方向相反，进而在准确测量被测电流的同时又消除温度的干扰，实现温度自补偿。且被测电流的大小和导磁体6对衔铁5所产生的吸力的大小成正比关系，而该吸力的大小又与第一光纤光栅2和第二光纤光栅3的波长变化大小成正比关系，故能通过第一光纤光栅2和第二光纤光栅3的波长变化测量被测电流的大小。进一步讲，采用该光纤光栅温度自补偿电流传感器测量电流时，电流和温度的计算公式本别为：I＝I0+KI×((λA1-λB1)-(λA0-λB0))＝I0+KI×(ΔλA-ΔλB)T＝T0+KT×((λA1+λB1)-(λA0+λB0))＝T0+KT×(ΔλA+ΔλB)式中：I0为参考零点电流值；KI为电流系数；λA0为第一光纤光栅2的零点波长；λA1为第一光纤光栅2的测量波长；λB0为第二光纤光栅3的零点波长；λB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅温度自补偿电流传感器，包括悬臂梁（1）和固定在悬臂梁（1）上的第一光纤光栅（2）、第二光纤光栅（3），所述悬臂梁（1）依次包括固定端（11）、变形部（12）和自由端（13），所述第一光纤光栅（2）和第二光纤光栅（3）分别位于变形部（12）的上下两侧、且相互串联连接，所述固定端（11）固定在一固定架（4）上，自由端（13）上设有一衔铁（5），其特征在于：还包括一固定在固定架（4）上的导磁体（6），所述导磁体（6）呈开口环状，该导磁体（6）中间设有一容许被测导线穿过的空腔（61），所述导磁体（6）两端之间设有一与空腔（61）连通的缺口（62），且导磁体（6）两端与衔铁（5）端部之间均设有气隙（7）。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅温度自补偿电流传感器，包括悬臂梁(1)和固定在悬臂梁(1)上的第一光纤光栅(2)、第二光纤光栅(3)，所述悬臂梁(1)依次包括固定端(11)、变形部(12)和自由端(13)，所述第一光纤光栅(2)和第二光纤光栅(3)分别位于变形部(12)的上下两侧、且相互串联连接，所述固定端(11)固定在一固定架(4)上，自由端(13)上设有一衔铁(5)，其特征在于：还包括一固定在固定架(4)上的导磁体(6)，所述导磁体(6)呈开口环状，该导磁体(6)中间设有一容许被测导线穿过的空腔(61)，所述导磁体(6)两端之间设有一与空腔(61)连通的缺口(62)，且导磁体(6)两端与衔铁(5)端部之间均设有气隙(7)，所述缺口(62)中填充有不导磁材料；将导磁体(6)套在被测导线上、感应被测电流时，所述缺口(62)和不导磁材料使导磁体(6)中所产生的磁路为一不闭合的环形磁路，通过气隙(7)在导磁体(6)和衔铁(5)之间形成一环向闭合磁路。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂建坤，曹春耕，
申请(专利权)人：上海电缆研究所，上海赛克力光电缆有限责任公司，上海森首光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31