非接触式磁场传感单元、测距系统、测距方法技术方案

非接触式磁场传感单元、测距系统、测距方法，涉及超磁致伸缩材料自传感技术以及光学非接触式微位移测量技术，属于电力系统计量与保护领域。解决了现有光学电流传感器测量精度低的问题。所述非接触式磁场传感单元通过GMM棒来感应被测输电线路的磁场，根据磁场的变化产生轴向的伸缩，来感应被测输电线路的电流变化情况，感应灵敏，从而提高了电流检测精度。测距系统和测距方法均是基于非接触式磁场传感单元实现的，由于前期的电流检测精度度，从而使测量系统和测量方法的检测精度相应提高。本发明专利技术主要用于检测流经超特高压输电系统母线上的电流及非接触式微位移的测量。

Non-contact magnetic field sensing unit, distance measuring system and distance measuring method

The non-contact magnetic field sensing unit, ranging system and ranging method involve giant magnetostrictive material self sensing technology and optical non-contact micro displacement measurement technology, which belong to the field of power system measurement and protection. The problem of low measurement precision of the existing optical current sensor is solved. The non-contact magnetic field sensing unit detects the magnetic field of the tested transmission line through the GMM bar, and produces axial expansion according to the variation of the magnetic field, so as to induce the current change of the transmission line to be induced, sensitive and sensitive, thereby improving the current detection accuracy. Ranging system and ranging method are all realized based on non-contact magnetic field sensing unit. Due to the accuracy of current detection, the accuracy of measurement system and measurement method is improved accordingly. The present invention is mainly used to detect the measurement of current and non-contact micro displacement on the busbar of UHV transmission system.

【技术实现步骤摘要】
非接触式磁场传感单元、测距系统、测距方法
本专利技术涉及超磁致伸缩材料自传感技术以及光学非接触式微位移测量技术，属于电力系统计量与保护领域。
技术介绍
电流互感器是电力系统建设和运行的重要一次设备，为系统地控制和保护提供准确可靠的测量信息，其运行可靠性和测量准确性直接关系到电力系统的安全稳定运行。随着输电技术的快速发展，超特高压输电工程日益增多，电力系统的运行状况需要被牢牢的掌控，这就需要更先进更符合要求的电流传感器来完成这项任务。随着电力工业的发展，近年来科研人员把目光主要聚焦到了研究新型光学电流传感器。按其所应用的材料来划分，目前系统中应用且研究较多的光学电流传感器主要分为三种。一种是以重火石玻璃为代表的传感器，另一种是以光纤作为传感材料的传感器。这两种材料都具有法拉第旋光特性，即将该材料置于由输电线路所产生的磁场中，让一束线偏振光通过该材料，由于法拉第旋光效应，在材料中的线偏振光角度将发生一定偏转，偏转的角度与磁场强度呈线性关系。因此可以通过探测出射光偏转角度监测电流强度。第三种是由光纤布拉格光栅与GMM棒结合起来构成的光学电流传感器。其机理是：将GMM与光纤布拉格光栅沿棒方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
非接触式磁场传感单元，其特征在于，它包括底座(1)、柱形外壳(2)、预应力机构(3)、偏执磁场机构(4)、GMM棒(5)和输出棒(6)；柱形外壳(2)的一端口通过底座(1)密封，其另一端口通过预应力机构(3)进行密封；GMM棒(5)位于柱形外壳(2)内，且GMM棒(5)的一端与底座(1)固定连接，其另一端与输出棒(6)的底端挤压连接；输出棒(6)贯穿预应力机构(3)，且预应力机构(3)用于对输出棒(6)进行限位；偏执磁场机构(4)设置在GMM棒(5)与柱形外壳(2)间形成的圆环型空腔内，用于给GMM棒(5)提供偏置磁场；GMM棒(5)与被测输电线路(10)交叉垂直，二者之间有工作间隙；GMM棒...

【技术特征摘要】
1.非接触式磁场传感单元，其特征在于，它包括底座(1)、柱形外壳(2)、预应力机构(3)、偏执磁场机构(4)、GMM棒(5)和输出棒(6)；柱形外壳(2)的一端口通过底座(1)密封，其另一端口通过预应力机构(3)进行密封；GMM棒(5)位于柱形外壳(2)内，且GMM棒(5)的一端与底座(1)固定连接，其另一端与输出棒(6)的底端挤压连接；输出棒(6)贯穿预应力机构(3)，且预应力机构(3)用于对输出棒(6)进行限位；偏执磁场机构(4)设置在GMM棒(5)与柱形外壳(2)间形成的圆环型空腔内，用于给GMM棒(5)提供偏置磁场；GMM棒(5)与被测输电线路(10)交叉垂直，二者之间有工作间隙；GMM棒(5)用于感应被测输电线路(10)的磁场，并根据磁场的变化产生轴向的伸缩，从而带动输出棒(6)移动。2.根据权利要求1所述的非接触式磁场传感单元，其特征在于，所述偏执磁场机构(4)包括永磁铁和永磁铁架；永磁铁固定在永磁铁架上，永磁铁架固定在柱形外壳(2)的内壁上。3.根据权利要求1或2所述的非接触式磁场传感单元，其特征在于，所述预应力机构(3)包括预紧螺母(3-1)、预紧弹簧(3-2)和上开口壳体(3-3)；输出棒(6)上设有凸沿(6-1)；预紧螺母(3-1)旋拧在上开口壳体(3-3)的开口处，预紧弹簧(3-2)挤压在凸沿(6-1)与预紧螺母(3-1)之间。4.一种测距系统，所述测距系统是采用权利要求1所述的非接触式磁场传感单元实现的，其特征在于，该测距系统还包括光学收发系统(7)、光电传感器件(8)和信号处理单元(9)；所述光学收发系统(7)发出的光入射到输出棒(6)的顶端，经输出棒(6)的顶端反射后，通过光学收发系统(7)入射至光电传感器件(8)，光电传感器件(8)进行光电转化后，输出的电流通过信号处理单元(9)进行处理，信号处理单元(9)根据接收电流的变化，获得光电传感器件(8)上的入射光点距离其光敏面中心间的距离x，进而获取GMM棒(5)感应被测输电线路(10)磁场后输出棒(6)移动的距离。5.根据权利要求4所述的测距系统，其特征在于，所述光学收发系统(7)包括激光器(7-1)、准直透镜(7-2)、接收透镜(7-3)和光学玻璃(7-4)；激光器(7-1)发出的光经光学玻璃(7-4)透射后，倾斜入射到输出棒(6)的顶端，经输出棒(6)的顶端反射后，依次经光学玻璃(7-4)和接收透镜(7-3)透射后，入射至光电传感器件(8)；光电传感器件(8)的光敏面中心与接收透镜(7-3)的中心和光学玻璃(7-4)上的入射光点在一条直线上；激光器(7-1)轴线延长线、接收透镜(7-3)主平面所在的平面和光电传感器件(8)的光敏面所在的平面，三者交于一点，且满足a为光电传感器件(8)的光敏面中心到接收透镜(7-3)主平面之间的距离；b为收透镜(7-3)主平面与光学玻璃(7-4)上的入射光点间的距离；f为接收透镜(7-3)的焦距。6.根据权利要求4所述的测距系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：申岩，张国庆，葛津铭，李洪波，刘劲松，韩月，刘芮彤，杨璐羽，杨滢璇，范维，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23