一种电流检测器件制造技术

本发明专利技术实施例提供的一种电流检测器件，包括传感元件，所述传感元件包括：谐振腔、熔锥光纤以及填充于所述谐振腔中的磁感应物质；谐振腔，用于控制满足谐振条件的光线在谐振腔中形成谐振，谐振条件与谐振腔中的折射率关联；磁感应物质，用于根据周围环境的磁场变化，改变自身的折射率，以改变谐振腔中的折射率；熔锥光纤设置在谐振腔之上，熔锥光纤的一端用于接收光源发出的探测光，并将探测光耦合进谐振腔中；熔锥光纤的另一端用于输出探测光中波长不满足谐振腔的谐振条件的光线作为电流检测光线，电流检测光线用于检测引起磁感应物质周围环境的磁场变化的电流变化量。本发明专利技术实施例可以实现待测电路中电流的精确检测。

A current detection device

A current detector device provided by an embodiment of the present invention includes a sensing element which comprises a resonator, a fused-taper fiber and a magnetic inductive material filled in the resonator; a resonator for controlling the resonance of light satisfying the resonance conditions in the resonator, and the resonance conditions and the refraction in the resonator. A magnetic inductive substance is used to change its own refractive index to change the refractive index of the resonator according to the variation of the magnetic field in the surrounding environment; a fused-tapered fiber is arranged above the resonator; one end of the fused-tapered fiber is used to receive the probe light emitted by the light source and couple the probe light into the resonator; a fused-tapered fiber is used to change the refractive index of the resonator; a fused-tapered The current detection light is used to detect the change of the current which causes the magnetic field around the magnetic induction material. The embodiment of the invention can realize the accurate detection of the current in the circuit to be tested.

【技术实现步骤摘要】
一种电流检测器件
本专利技术实施例涉及电流传感器
，尤其涉及一种电流检测器件。
技术介绍
电流是一个基本的电学物理参量，它的变化直接关系到很多电学设备、电学系统乃至电力系统的正常运转。因此，人们很早就开始对电学设备、系统的电流参量进行密切的监测。传统的电流传感器主要是通过电流互感器实现，该类型的电流传感器有如下不足之处，如绝缘结构复杂、抗电磁干扰差、互感铁芯易饱和、器件体积大、质量重等。鉴于传统电流传感器的以上缺点，人们一直在致力于设计新型电流传感器。其中，光学电流传感器具有小型化，重量轻，不易受电磁干扰等优点而备受人们的青睐。通常，光学电流传感器一般可采用以下几种方式实现：第一种类型的光电流传感器采用法拉第旋光效应，利用电流产生的磁场对传播中的光场偏振方向的改变，实现对电流的传感。第二种类型的光电流传感器采用焦耳热效应和热光效应，利用通电电阻中的焦耳热，结合材料的热光效应最终导致材料折射率发生变化，实现对对电流的探测。然而，第一种类型的电流传感器受限于材料的费尔德系数太小，无法实现高精度的电流传感。整个光纤链路中采用保偏光纤，价格较传统单模光纤价格昂费。另外，保偏光纤易受外界应力、弯曲等环境因素干扰。第二种类型的传感器由于是通过焦耳热实现的传感，焦耳热是与电流的平方项成正比，因此在测量大电流时对电阻耐热要求较高，否则电阻会在焦耳热作用下直接熔化。
技术实现思路
本专利技术提供一种电流检测器件，可以实现电流的精确检测。本专利技术实施例提供了一种电流检测器件，包括传感元件，所述传感元件包括：谐振腔、熔锥光纤以及填充于所述谐振腔中的磁感应物质；所述谐振腔，用于控制满足谐振条件的光线在所述谐振腔中形成谐振，所述谐振条件与所述谐振腔中的折射率关联；所述磁感应物质，用于根据周围环境的磁场变化，改变自身的折射率，以改变所述谐振腔中的折射率；所述熔锥光纤设置在所述谐振腔之上，所述熔锥光纤的一端用于接收光源发出的探测光，并将所述探测光耦合进所述谐振腔中；所述熔锥光纤的另一端用于输出所述探测光中波长不满足所述谐振腔的谐振条件的光线作为电流检测光线，所述电流检测光线用于检测引起所述磁感应物质周围环境的磁场变化的电流变化量。进一步的，所述谐振腔包括微泡型谐振腔，所述磁感应物质包括磁流体。进一步的，所述微泡型谐振腔采用毛细石英管制备，且在所述毛细石英管的管道中部存在有一个对称的微球形或微椭球形凸起的微泡，所述微泡由所述毛细石英管经放电熔融方式形成。进一步的，所述微泡型谐振腔的两端封口采用紫外固化胶。进一步的，所述管道内直径的取值范围是20-80毫米，所述管道的外直径的取值范围是70-160毫米，所述微泡的外直径的取值范围是80-400毫米，所述微泡的管壁的壁厚的取值范围是2-20微米。进一步的，所述熔锥光纤的最细端的取值范围是1-3微米。进一步的，所述电流检测器件还包括：检测元件和显示元件，所述检测元件与所述熔锥光纤的另一端光纤连接，所述检测元件与所述显示元件电线连接；所述检测元件，用于接收所述电流检测光线，并将所述电流检测光线转变为电信号传输至所述显示元件。进一步的，所述电流检测器件还包括螺旋线圈，所述螺旋线圈，用于串联接入待测电路中，当待测电路通电时，所述螺旋线圈感知所述待测电路中的电流变化而产生磁场，控制所述磁感应物质折射率的变化。进一步的，所述光源包括宽带光源，所述检测元件包括光谱分析仪。进一步的，所述光源包括可调谐光源，所述检测元件包括光电探测器。本专利技术实施例提供的一种电流检测器件，包括传感元件，所述传感元件包括：谐振腔、熔锥光纤以及填充于所述谐振腔中的磁感应物质；所述谐振腔，用于控制满足谐振条件的光线在所述谐振腔中形成谐振，所述谐振条件与所述谐振腔中的折射率关联；所述磁感应物质，用于根据周围环境的磁场变化，改变自身的折射率，以改变所述谐振腔中的折射率；所述熔锥光纤设置在所述谐振腔之上，所述熔锥光纤的一端用于接收光源发出的探测光，并将所述探测光耦合进所述谐振腔中；所述熔锥光纤的另一端用于输出所述探测光中波长不满足所述谐振腔的谐振条件的光线作为电流检测光线，所述电流检测光线用于检测引起所述磁感应物质周围环境的磁场变化的电流变化量。本专利技术实施例可以实现待测电路中电流的精确检测。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种电流检测器件的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的一种示例的电流检测器件的横截面结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的一种示例的电流检测器件的侧面结构示意图；图4是本专利技术实施例二提供的一种电流检测器件的结构示意图；图5是本专利技术实施例二提供的另一种电流检测器件的结构示意图图6是本专利技术实施例二提供的一种谐振腔径向电场分布示意图；图7是本专利技术实施例二提供的一种谐振腔谐振波长随电流变化波长移动示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的电流检测器件的结构示意图，本实施例可以适用于待测电路的电流检测的情况。该电流检测器件包括传感元件1，所述传感元件1包括谐振腔11、熔锥光纤12以及填充于所述谐振腔中的磁感应物质13。所述谐振腔11，用于控制满足谐振条件的光线在所述谐振腔中形成谐振，所述谐振条件与所述谐振腔中的折射率关联。其中，谐振腔是光波在其中来回反射从而提供光能反馈的空腔，谐振腔可以提供正反馈，并控制腔内振荡光束的特征。谐振腔采用回音壁模式，将光波限制在腔内部进行全反射并形成谐振的微米尺度的谐振腔。谐振腔中的谐振条件为：mλ＝neffπD其中，m为正整数，λ为波长，neff为谐振腔的有效折射率，有效折射率使光学模式阶数的不同值也不同，一般小于谐振腔材料的折射率，π为圆周率，D为谐振腔的外直径。所述磁感应物质13，用于根据周围环境的磁场变化，改变自身的折射率，以改变所述谐振腔中的折射率。其中，磁感应物质包括磁流体。磁流体具有液体的流动性，又具有固体磁性材料的磁性，磁流体的材料是由直径位纳米量级(10纳米以下)的磁性固体颗粒、基载液(也称作媒体)以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。磁流体具有随外界磁场的变化，折射率发生改变的性质。所述熔锥光纤12设置在所述谐振腔11之上，所述熔锥光纤2的一端用于接收光源2(未示出)发出的探测光，并将所述探测光耦合进所述谐振腔中1中；所述熔锥光纤12的另一端用于输出所述探测光中波长不满足所述谐振腔11的谐振条件的光线作为电流检测光线，所述电流检测光线用于检测引起所述磁感应物质13周围环境的磁场变化的电流变化量。其中，熔锥光纤可以通过高温火焰熔融光纤制备而成。本专利技术实施例通过谐振腔、熔锥光纤以及填充于所述谐振腔中的磁感应物质组成电流检测器件，所述熔锥光纤设置在所述谐振腔之上，所述熔锥光纤的一端用于接收光源发出的探测光，并将所述探测光耦合进所述谐振腔中中；所述熔锥光纤的另一端用于输出所述探测光中波长不满足所述谐振腔的谐振条件的光线作为电流检测光线，所述电流检测光线用于检测引起所述磁感应物质周围环境的磁场变化的电流变化量。从而将该电流检测器件检测待测电路的电流时，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流检测器件，其特征在于，包括传感元件，所述传感元件包括：谐振腔、熔锥光纤以及填充于所述谐振腔中的磁感应物质；所述谐振腔，用于控制满足谐振条件的光线在所述谐振腔中形成谐振，所述谐振条件与所述谐振腔中的折射率关联；所述磁感应物质，用于根据周围环境的磁场变化，改变自身的折射率，以改变所述谐振腔中的折射率；所述熔锥光纤设置在所述谐振腔之上，所述熔锥光纤的一端用于接收光源发出的探测光，并将所述探测光耦合进所述谐振腔中；所述熔锥光纤的另一端用于输出所述探测光中波长不满足所述谐振腔的谐振条件的光线作为电流检测光线，所述电流检测光线用于检测引起所述磁感应物质周围环境的磁场变化的电流变化量。

【技术特征摘要】
1.一种电流检测器件，其特征在于，包括传感元件，所述传感元件包括：谐振腔、熔锥光纤以及填充于所述谐振腔中的磁感应物质；所述谐振腔，用于控制满足谐振条件的光线在所述谐振腔中形成谐振，所述谐振条件与所述谐振腔中的折射率关联；所述磁感应物质，用于根据周围环境的磁场变化，改变自身的折射率，以改变所述谐振腔中的折射率；所述熔锥光纤设置在所述谐振腔之上，所述熔锥光纤的一端用于接收光源发出的探测光，并将所述探测光耦合进所述谐振腔中；所述熔锥光纤的另一端用于输出所述探测光中波长不满足所述谐振腔的谐振条件的光线作为电流检测光线，所述电流检测光线用于检测引起所述磁感应物质周围环境的磁场变化的电流变化量。2.根据权利要求1所述的电流检测器件，其特征在于，所述谐振腔包括微泡型谐振腔，所述磁感应物质包括磁流体。3.根据权利要求2所述的电流检测器件，其特征在于，所述微泡型谐振腔采用毛细石英管制备，且在所述毛细石英管的管道中部存在有一个对称的微球形或微椭球形凸起的微泡，所述微泡由所述毛细石英管经放电熔融方式形成。4.根据权利要求3所述的电流检测器件，其特征在于，所述微泡型谐振腔的两端封口采用紫外固化胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈震旻，付红岩，谢启浩，
申请(专利权)人：清华伯克利深圳学院筹备办公室，
类型：发明
国别省市：广东,44