一种电磁传感器和电磁传感系统技术方案

本发明专利技术涉及电力、电气设备电流检测领域，具体涉及一种电磁传感器和电磁传感系统。该电磁传感器包括：光源、光开关、传感组件、光纤延迟环和光电探测器；光开关包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；光源与第一输入端光纤耦合连接；光电探测器与第一输出端光纤耦合连接；传感组件和光纤延迟环串联在第二输入端和第二输出端之间；传感组件包括第一光纤准直器、偏振器、磁旋光模块和第二光纤准直器；磁旋光模块用于根据周围磁场的变化而改变通过磁旋光模块的光的偏振态角度。本发明专利技术解决现有技术在电流和磁场检测过程中安全性不高、维护困难以及智能化不高的技术问题。

An electromagnetic sensor and its system

【技术实现步骤摘要】
一种电磁传感器和电磁传感系统
本专利技术涉及电力、电气设备电流和磁场检测领域，具体涉及一种电磁传感器和电磁传感系统。
技术介绍
随着科技进步和现代城市的发展，世界各国的电网规模不断扩大，电力系统中电压等级和容量不断提高，电力风险随之增加，因此全球对电力相关设备的性能要求越来越高。因此，准确获得设备器件的电流、磁场数据，就显得非常重要。电磁感应式电流互感器是一种传统的测量设备电流的仪器，但随着电网规模的增大和电压等级的提高，电磁感应式电流互感器显示出越来越多的不足，如：绝缘要求比较复杂，从而导致体积大，造价高，维护工作量大；输出端开路电压存在潜在风险；磁性材料的磁饱和、铁磁谐振等。除此之外传统的电磁感应式电流互感器不能满足智能电网中自动化、数字化的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电磁传感器和电磁传感系统，以解决现有技术在电流和磁场检测过程中安全性不高、维护困难以及智能化不高的技术问题。本专利技术实施例提供了以下方案：第一方面，本专利技术实施例提供一种电磁传感器，所述电磁传感器包括：光源、光开关、传感组件、光纤延迟环和光电探测器；所述光开关包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；其中，所述光开关包括两种工作状态；一种为所述第一输入端与所述第一输出端连通的同时，所述第二输入端与所述第二输出端连通；另一种为所述第一输入端与所述第二输出端连通的同时，所述第二输入端与所述第一输出端连通；所述光源与所述第一输入端光纤耦合连接；所述光电探测器与所述第一输出端光纤耦合连接；所述传感组件和所述光纤延迟环串联在所述第二输入端和所述第二输出端之间；所述传感组件包括第一光纤准直器、偏振器、磁旋光模块和第二光纤准直器；其中，从所述第一光纤准直器出射的光能够依次穿过所述偏振器和所述磁旋光模块后入射进所述第二光纤准直器；所述磁旋光模块用于根据周围磁场的变化而改变通过所述磁旋光模块的光的偏振态角度。在一种可能的实施例中，所述电磁传感器还包括金属螺线管；所述金属螺线管套设在所述传感组件的周围。在一种可能的实施例中，所述金属螺线管的两侧抽头用于连接被测电流源。在一种可能的实施例中，所述磁旋光模块为磁流体或磁光晶体。在一种可能的实施例中，所述光源通过电光调制器与所述第一输入端光纤耦合连接；其中，所述电光调制器用于控制所述光源输入进入所述第一输入端的通光量。第二方面，本专利技术实施例提供一种电磁传感系统，所述电磁传感系统包括电磁传感器、任意波形发生器、数据采集卡和上位机；所述电磁传感器包括：光源、电光调制器、光开关、传感组件、光纤延迟环和光电探测器；所述光开关包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；其中，所述光开关包括两种工作状态；一种为所述第一输入端与所述第一输出端连通的同时，所述第二输入端与所述第二输出端连通；另一种为所述第一输入端与所述第二输出端连通的同时，所述第二输入端与所述第一输出端连通；所述光源通过所述电光调制器与所述第一输入端光纤耦合连接；所述光电探测器与所述第一输出端光纤耦合连接；所述传感组件和所述光纤延迟环串联在所述第二输入端和所述第二输出端之间；所述传感组件包括第一光纤准直器、偏振器、磁旋光模块和第二光纤准直器；其中，从所述第一光纤准直器出射的光能够依次穿过所述偏振器和所述磁旋光模块后入射进所述第二光纤准直器；所述磁旋光模块用于根据周围磁场的变化而改变通过所述磁旋光模块的光的偏振态角度；所述任意波形发生器与所述电光调制器控制连接，用于控制所述光源输入进入所述第一输入端的通光量；所述任意波形发生器还与所述光开关控制连接，用于将所述光开关在所述两种工作状态中进行切换；所述上位机通过所述数据采集卡分别与所述任意波形发生器、所述光电探测器连接。在一种可能的实施例中，所述电磁传感系统还包括金属螺线管；所述金属螺线管套设在所述传感组件的周围。在一种可能的实施例中，所述金属螺线管的两侧抽头用于连接被测电流源。在一种可能的实施例中，所述数据采集卡通过滤波电路与所述光电探测器连接。在一种可能的实施例中，所述磁旋光模块为磁流体或磁光晶体。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术利用法拉第效应，当磁旋光模块周围的磁场由于被测电流源感生的磁场而发生变化后，磁旋光模块就会改变从通过的光的偏振态角度，从而使得光信号经过偏振器后会发生信号衰减，而本专利技术使用光开关与光纤延迟环的配合，将一次检测过程中的光信号多次循环经过传感组件，将光信号的偏振态角度进一步增大，增强了信号衰减的效果，进而实现了电流感应微弱信号的放大，最后根据光电探测器接收到的光的光强衰减量就可简单地完成被测电流源的电流检测。当然，本专利技术还可以直接用来检测周围环境中的磁场强度。本专利技术使用光纤来传导携带有被测电流源电流信息的电流感应微弱信号，具有良好的电击穿抗性和电测干扰抗性，克服了传统式电流互感器在一些应用环境下安全性不够高的缺陷，非常适合在电力环境中应用，同时本专利技术还通过循环光路放大电流感应微弱信号，能够检测到微弱的磁场信号，提高了电流检测和磁场检测的精度。另外，本专利技术结构简单，方便维护，本专利技术利用光信号来传递信息，可以将检测信息转换为数字信号，可以满足智能电网数字化的需求，智能化水平较高。附图说明为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种可能的电磁传感器实施例的连接示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种可能的电磁传感器实施例的连接示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种可能的电磁传感器实施例的连接示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种可能的电磁传感系统实施例的连接示意图。附图标记说明：1为光源，2为光开关，2-1为第一输入端，2-2为第二输入端，2-3为第一输出端，2-4为第二输出端，3为传感组件，3-1为第一光纤准直器，3-2为偏振器，3-3为磁旋光模块，3-4为第二光纤准直器，4为光纤延迟环，5为光电探测器，6为金属螺线管，7为电光调制器，8为任意波形发生器，9为数据采集卡，10为上位机；箭头方向为光传播方向，实线连接线为光纤，虚线连接线为通信线缆。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术实施例保护的范围。请参阅图1，图1为本专利技术实施例提供的一种电磁传感器实施例的连接示意图，包括：光源1，光开关2，传感组件3，光纤延迟环4，光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁传感器，其特征在于，所述电磁传感器包括：/n光源、光开关、传感组件、光纤延迟环和光电探测器；/n所述光开关包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；其中，所述光开关包括两种工作状态；一种为所述第一输入端与所述第一输出端连通的同时，所述第二输入端与所述第二输出端连通；另一种为所述第一输入端与所述第二输出端连通的同时，所述第二输入端与所述第一输出端连通；/n所述光源与所述第一输入端光纤耦合连接；/n所述光电探测器与所述第一输出端光纤耦合连接；/n所述传感组件和所述光纤延迟环串联在所述第二输入端和所述第二输出端之间；/n所述传感组件包括第一光纤准直器、偏振器、磁旋光模块和第二光纤准直器；其中，从所述第一光纤准直器出射的光能够依次穿过所述偏振器和所述磁旋光模块后入射进所述第二光纤准直器；所述磁旋光模块用于根据周围磁场的变化而改变通过所述磁旋光模块的光的偏振态角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种电磁传感器，其特征在于，所述电磁传感器包括：
光源、光开关、传感组件、光纤延迟环和光电探测器；
所述光开关包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；其中，所述光开关包括两种工作状态；一种为所述第一输入端与所述第一输出端连通的同时，所述第二输入端与所述第二输出端连通；另一种为所述第一输入端与所述第二输出端连通的同时，所述第二输入端与所述第一输出端连通；
所述光源与所述第一输入端光纤耦合连接；
所述光电探测器与所述第一输出端光纤耦合连接；
所述传感组件和所述光纤延迟环串联在所述第二输入端和所述第二输出端之间；
所述传感组件包括第一光纤准直器、偏振器、磁旋光模块和第二光纤准直器；其中，从所述第一光纤准直器出射的光能够依次穿过所述偏振器和所述磁旋光模块后入射进所述第二光纤准直器；所述磁旋光模块用于根据周围磁场的变化而改变通过所述磁旋光模块的光的偏振态角度。


2.根据权利要求1所述的电磁传感器，其特征在于，所述电磁传感器还包括金属螺线管；
所述金属螺线管套设在所述传感组件的周围。


3.根据权利要求2所述的电磁传感器，其特征在于，所述金属螺线管的两侧抽头用于连接被测电流源。


4.根据权利要求1至3任一所述的电磁传感器，其特征在于，所述磁旋光模块为磁流体或磁光晶体。


5.根据权利要求4所述的电磁传感器，其特征在于，所述光源通过电光调制器与所述第一输入端光纤耦合连接；其中，所述电光调制器用于控制所述光源输入进入所述第一输入端的通光量。


6.一种电磁传感系统，其特征在于，所述电磁传感系统包括电磁传感器、任意波形发生器、数据采集卡和上位机；
所述电磁传感器包括：光源、电光调制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳晔，郝鹏，张雷，姚鹏辉，王勇，高林鹤，姚朋，李欣，庞增拴，秦亚敏，贾英新，赵东哲，
申请(专利权)人：河北省机电一体化中试基地，
类型：发明
国别省市：河北;13