一种微机电（ＭＥＭＳ）电流传感装置包括载体部分（３０６）、设置在所述载体部分（３０６）上的光学部分（３０１）、设置在所述载体部分（３０６）上并与光学路径（４０２）的第一端成可操作的通信的光源（３０２ａ）、以及设置在载体部分（３０６）上并与光学路径（４０３）的第二端保持可操作的通信的光检测器（３０２ｂ），所述光学部分（３０１）包括光学路径（４０２，４０３）和位于光学路径（４０２，４０３）中的磁敏感元件（４０１）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大致通常涉及电流传感装置，更具体地说，涉及微 机电(MEMS)电流传感装置。
技术介绍
通常，用于电涌和/或脉冲电流校准的磁场传感装置都局限 于基于半导体的利用环形天线、罗果夫斯基(Rogowski)线圏(磁卡)的系 统。环形天线;险测/磁场变化(其导致电压变化)，以校准天线端子上的 电压。然而，天线和磁卡具有不足，即这些器件对电磁干扰(EMI)非 常敏感。此外，罗果夫斯基线圈具有与用于电流测量和磁场测量的带 宽相关的不足。此外，这些器件难以整合到涉及飞机、塔或塔状结构中的 雷电检测应用中。例如，风力涡轮具有塔状外观和结构，并且包括以 规律间隔向上延伸的叶片。还例如，飞机具有翅膀(机翼)，其以规律 间隔从主要结构(机身)中延伸出来。另外，风力涡轮可能接地，并且 对雷电和电磁干扰非常敏感。由于天线、罗果夫斯基线圈和磁卡在涉 及电磁干扰的应用中都具有一定的不足，所以可能降低了其在风力涡 轮应用中的使用性能。
技术实现思路
—种微机电电流传感装置包括载体部分、设置在载体部分 上的光学部分、设置在载体部分上并与光学路径的第一端成可操作的 通信的光源以及设置在载体部分上并与光学路径的第二端成可操作 的通信的光检测器，光学部分包括光学路径和位于光学路径中的-兹敏 感元件。从结合附图所描述的本专利技术的详细说明中将更好地理解本 专利技术的这些目的、优势和特征以及其它目的、优势和特征。附图说明当参照附图阅读以下详细说明时，将更好地理解本专利技术的 这些以及其它特征、方面和优势，其中在所有附图中相似的标号表示 相似的元件，其中图1显示了根据一个示例性实施例的光学电流传感器装置 的示例；图2显示了根据一个示例性实施例的光学电流传感器装置 的示例；图3显示了才艮据一个示例性实施例的MEMS电流传感装置 的横截面；图4显示了才艮据一个示例性实施例的MEMS电流传感装置 的顶一见图；图5显示了根据一个示例性实施例的MEMS电流传感装置 的风力涡轮应用示例。图6显示了才艮据一个示例性实施例的MEMS电流传感装置 的飞才几应用示例。餘^标记斜110电流传感装置；101偏振器；102偏振器；103光纤；104导 线；200电流传感装置；201偏振器；202偏振器；203 i兹榴石/亚铁 磁块；301光学部分；302a/b光源/光检测器；303信号处理部分； 304通信部分；305 EMI隔离屏障；306载体部分；401 -兹每文感元件； 402光波导管；403光波导管；500风力涡轮；501控制单元；502 MEMS电流传感器；503通信通道；510风力涡轮叶片；511前锥体； 601飞才几控制单元；602MEMS电流传感器；603通信通道；610机翼；611机身； 具体实施例方式这里公开了详细举例说明的实施例。然而，这里公开的特 殊功能细节仅仅代表描述示例性实施例的目的。然而，示例性实施例 可以许多备选形式来体现，并且不应该被理解为只局限于这里陈述的 实施例。因此，虽然示例性的实施例能够采用各种变型和备选形式， 但杂图中通过示例显示了其实施例，并将在这里进行详细描述。然而， 应该懂得其并不意图将示例性的实施例局限于所公开的特殊形式，而是相反，示例性的实施例意图涵盖落在示例性实施例的范围内的所有 变型、等效物和备选例。应该懂得，虽然词语第一、第二等等在这里可用于描述各 种形式或模型，但是这些形式或模型不应受到这些词语的限制。这些 词语只用于将一种形式或模型与另一种形式或模型区别开。例如，在 不脱离本专利技术公开的范围内可将第 一形式称为第二形式，并且类似 地，可将第二模型称为第一模型。如这里所用词语"和/或"以及"/"符 号包括任何一个或多个相关的所列出的事物和所有组合。除非上下文中明确指出了以外，否则如这里所用单数形式" 一"、"一个"和"这个"是要包括复数形式的。还应该懂得词语"包括"、" 包含"当在本文中使用时，其指所述特征、整体、步骤、操作、元件和 /或部件的存在，而不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步 骤、操作、元件、部件和/或其群组。因此，这里所使用的术语仅仅是 为了描述特殊实施例的目的，并不意图要限制典型实施例。以下将详细地描述本专利技术公开的示例性实施例。根据示例 性的实施例，其公开了一种集成于MEMS结构中的电流传感器件。 MEMS器件的电流传感原理基于光学晶体或其它光学介质(例如光纤) 中的法拉第效应的基础之上。根据至少一个典型的实施例，MEMS电流传感器件/装置可包括能量源、光源、磁敏感材料、光检测器、信号 处理/存储单元、和/或通信单元，但根据任何特殊的实现形式可单独 地省略或整合这些构件的某些构件。相对较小的器件可放置导线附 近，以便通过测量由导线中的电流所引起的磁场而记录雷电和/或AC-脉冲电流事件。在事件之后(或基本上与事件同时)可存储数据，以便 传输到远离电流传感器件的系统控制单元中。该器件可装备有位于MEMS结构上的额外特征，例如，加速计、应变测量传感器、和/或 温度测量器件。为了在若干方面测量磁场，传感器的光学部分可以是 多路复用的。电流传感器件的 一种应用可以是雷电流和/或浪涌电流的检 测。雷电流测量系统可能需要宽广频谱、宽广的测量范围，并且可需 要隔离或防止电^兹干扰(EMI)。光纤电流传感器(FOCS)可满足这些技 术要求。FOCS依赖磁光效应，其中材料的光学特性受到磁场或材料 自身磁化的影响。FOCS相对于电磁干扰是很具抵抗性的，因为由电 流造成的磁场可被转换成小尺寸器件中的光学信号。因此，电信号噪 声不会^皮传送给数据采集单元。除了减少的重量之外，FOCS的其它 优势是传感器不会受到过电流的损坏，过电流来源于由于雷击或大电 流作用而造成的意外电涌。依赖于所应用的光学材料，如此处所揭示 的那样，可实现基于法拉第效应的不同构造。如图1中所示，显示了一种典型的光学电流传感装置100。 装置100包括第一偏振器(polarizer)101和第二偏振器102。第一偏振 器101定位在光纤103的开始部分，并且第二偏振器102定位在光纤 103的终端部分。光纤103至少围绕导线104缠绕一圏。在存在由导 线104中的电流I引起的磁场的条件下，光的偏振面在光纤中旋转的 角度9,其由以下等式l给出。等式1: 0 = ViVT 在等式1中，V表示磁光材料(例如光纤)的维尔德常数(Verdet Constant), N表示光纤103的绕组数量，并且I表示流过导线 104的电流。为了在输出信号中取得高的信噪比(SNR),可能需要若干 匝(N)光纤导线104,并且可使用不同的光学路径和光旋转检测方法来 减少和/或消除外部影响。目前存在具有相对较大的维尔德常数的光纤，但可能需要 长的传播路径以获得可测量的效果(例如，大的N)。然而，利用光纤 作为传感器可在某些应用中是不合实际的，因为将光纤线圏缠绕在导 线上并不总是可行的。所有光纤传感器的另一缺点是在某些应用中， 导线直径可能不小于4-5cm。违反这一条件通常导致相对较大的温度 敏感性。另外，由于光纤中的弯曲所造成的感应的线性双折射以及由 于内应力而造成的内在双折射可能在光纤电流传感器中变得日益显 著。然而，典型的实施例并不局限于完全由光纤组成的电流传 感器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微机电（ＭＥＭＳ）电流传感装置，其包括： 载体部分（３０６）； 设置在所述载体部分（３０６）上的光学部分（３０１），所述光学部分（３０１）包括光学路径（４０２，４０３）和位于所述光学路径（４０２，４０３）中的磁敏感元件（４０ １）； 设置在所述载体部分（３０６）上的光源（３０２ａ），其与所述光学路径（４０２）的第一端成可操作的通信；和 设置在所述载体部分（３０６）上的光检测器（３０２ｂ），其与所述光学路径（３０２ｂ）的第二端成可操作的通信。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SGM克雷默，YNM埃尔南德斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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