集磁式光学电流传感器制造技术

本发明专利技术揭示了集磁式光学电流传感器，其包括在同一光路依次布置的产生偏振激光的光源、基于偏振激光消偏为非偏振光的消偏器、电流探头、光电探测器和数据处理模块，集磁环具有形成气隙的缺口，所述气隙内设置有依次连接的第一直角棱镜、起偏器、磁光晶体、检偏器和第二直角棱镜，第一光纤准直器设于所述气隙外且与所述第一直角棱镜在同一光路上，第二光纤准直器设于所述气隙外且与所述第二直角棱镜在同一光路上。本发明专利技术通过将光纤准直器置于集磁环外，缩小了集磁环气隙的间距，提高了测量精准度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
集磁式光学电流传感器


[0001]本专利技术涉及光学电流传感器
，特别是集磁式光学电流传感器。

技术介绍

[0002]相比于传统电网，智能电网在电源构成、负荷种类、信息传输等各个环节均呈现显著的多样性，智能电网先进传感和量测技术的关键在于传感器。在电力系统中，电流作为一个非常重要的信息，我们需要对其进行准确的检测，现有的电流检测主要通过分流器、电磁式电流互感器（CT）、罗氏线圈以及霍尔元件等，这些测量装置由于均采用电学测量法，会受到电磁干扰的影响，且都存在绝缘问题。而现有的光学电流传感器（OCS）具有体积小、抗电磁干扰、测量范围大以及非接触式测量等优点，故可以在高压端、强电磁干扰处等场合替代传统电流测量装置。而对于测量一些微弱电流或者周围有外界磁场干扰时，OCS的灵敏度和测量精度就会受到影响，因此提高OCS的测量精度、改善其各方面的性能是十分必要的。
[0003]在
技术介绍
部分中公开的所述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]针对所述现有技术存在的不足或缺陷，提供了一种集磁式光学电流传感器。通过将光纤准直器置于集磁环外，缩小了集磁环气隙的间距，提高了测量精准度。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现。
[0006]一种集磁式光学电流传感器包括在同一光路依次布置的产生偏振激光的光源、基于偏振激光消偏为非偏振光的消偏器、电流探头、光电探测器和数据处理模块，其中，电流探头包括，
[0007]集磁环，其具有形成气隙的缺口，所述气隙内设置有依次连接的第一直角棱镜、起偏器、磁光晶体、检偏器和第二直角棱镜，
[0008]导线，其穿设于所述集磁环中心产生待测磁场，
[0009]第一光纤准直器，其设于所述气隙外且与所述第一直角棱镜在同一光路上，
[0010]第二光纤准直器，其设于所述气隙外且与所述第二直角棱镜在同一光路上，
[0011]来自消偏器的非偏振光经由第一光纤准直器准直生成第一非偏振光，第一非偏振光经所述第一直角棱镜偏转成与所述待测磁场相平行的第二非偏振光，第二非偏振光经起偏器变换为第三线偏振光，第三线偏振光进入置于待测磁场下的磁光晶体后发生法拉第磁光效应，使得第三线偏振光的偏振面发生旋转，再通过检偏器检偏后进入第二直角棱镜旋转后，通过第二光纤准直器转化为线偏振的光纤光并传输至光电探测器和数据处理装置。
[0012]所述的集磁式光学电流传感器中，第一非偏振光经所述第一直角棱镜偏转90度成与所述待测磁场相平行的第二非偏振光。
[0013]所述的集磁式光学电流传感器中，第三线偏振光进入置于待测磁场下的磁光晶体后发生法拉第磁光效应，使得第三线偏振光的偏振面发生旋转，再通过检偏器检偏后进入
第二直角棱镜旋转90度后通过第二光纤准直器转化为线偏振的光纤光。
[0014]所述的集磁式光学电流传感器中，所述气隙外还设置有非偏振分光棱镜，非偏振分光棱镜位于第一光纤准直器和第一直角棱镜之间，所述第一非偏振光进入所述非偏振分光棱镜内分成两束相互垂直的非偏振光，其中，一束非偏振光直接传输至光电探测器内，而另一束则经第一直角棱镜偏转90度后变成与所述待测磁场相平行的第二非偏振光。
[0015]所述的集磁式光学电流传感器中，所述气隙的间距不大于30mm。
[0016]所述的集磁式光学电流传感器中，集磁环的内径为45mm，外径为80mm，集磁环的厚度为30mm。
[0017]所述的集磁式光学电流传感器中，缺口为矩形或扇形。
[0018]所述的集磁式光学电流传感器中，所述集磁环由纳米晶合金材料制备。
[0019]所述的集磁式光学电流传感器中，所述磁光晶体包括TGG晶体。
[0020]所述的集磁式光学电流传感器中，所述起偏器和检偏器分别包括薄膜偏振片。
[0021]所述的集磁式光学电流传感器中，所述数据处理模块包括数据采集器和上位机。
[0022]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
[0023]本公开利用直角棱镜可对光精准偏转90度，可大大提高测量精度，并将两端光纤准直器放在集磁环气隙外，从而减小了集磁环的气隙缺口，提高了电流探头灵敏度。通过增加非偏振分光棱镜将非偏振光分成两束相互垂直的光，能够消除单光路探测法中光源波动和光电探测器的光电转化系数引起的误差，也能够避免双光路探测法中的光路复杂以及偏振分光棱镜引起的不平衡问题。
[0024]所述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使得本专利技术的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本专利技术的所述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本专利技术的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[0025]通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本专利技术各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
[0026]在附图中：
[0027]图1是本专利技术一个实施例中，一种基于磁光晶体的集磁式光学电流传感器的结构示意图；
[0028]图2是图1中电流探头的结构示意图；
[0029]图3是本专利技术一个实施例中，集磁环磁路等效模型；
[0030]图4（a）是本专利技术实施例中，不同气隙长度下气隙内的磁场分布；
[0031]图4（b）是本专利技术实施例中，不同气隙长度下气隙内的磁场分布；
[0032]图5是本专利技术一个实施例中，集磁环内径和电流积分的关系示意图；
[0033]图6是本专利技术一个实施例中，集磁环厚度和磁场强度的关系示意图；
[0034]图7（a）是本专利技术一个实施例中，圆形集磁环的示意图；
[0035]图7（b）是本专利技术一个实施例中，方形集磁环的示意图；
[0036]图8（a）是本专利技术一个实施例中，圆形集磁环测量电流大小为1A的载流导线的磁场分布；
[0037]图8（b）是本专利技术一个实施例中，方形集磁环测量电流大小为1A的载流导线的磁场分布；
[0038]图9（a）是本专利技术一个实施例中，集磁环气隙缺口为矩形的示意图；
[0039]图9（b）是本专利技术一个实施例中，集磁环气隙缺口为扇形的示意图。
[0040]以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的解释。
具体实施方式
[0041]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的具体实施例。虽然附图中显示了本专利技术的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集磁式光学电流传感器，其特征在于，其包括在同一光路依次布置的产生偏振激光的光源、基于偏振激光消偏为非偏振光的消偏器、电流探头、光电探测器和数据处理模块，其中，电流探头包括，集磁环，其具有形成气隙的缺口，所述气隙内设置有依次连接的第一直角棱镜、起偏器、磁光晶体、检偏器和第二直角棱镜，导线，其穿设于所述集磁环中心产生待测磁场，第一光纤准直器，其设于所述气隙外且与所述第一直角棱镜在同一光路上，第二光纤准直器，其设于所述气隙外且与所述第二直角棱镜在同一光路上，来自消偏器的非偏振光经由第一光纤准直器准直生成第一非偏振光，第一非偏振光经所述第一直角棱镜偏转成与所述待测磁场相平行的第二非偏振光，第二非偏振光经起偏器变换为第三线偏振光，第三线偏振光进入置于待测磁场下的磁光晶体后发生法拉第磁光效应，使得第三线偏振光的偏振面发生旋转，再通过检偏器检偏后进入第二直角棱镜旋转后，通过第二光纤准直器转化为线偏振的光纤光并传输至光电探...

【专利技术属性】
技术研发人员：文韬，朱鸿，沙致远，李佳迅，王崇羽，陈维江，张乔根，樊星，裴哲浩，林荧，薛建议，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：