本实用新型专利技术公开了一种电流互感器，包括传感头，所述传感头包括超磁致伸缩材料和两条光纤光栅，所述光纤光栅分别位于超磁致伸缩材料的上表面和下表面，所述两条光纤光栅相互交叉在超磁致伸缩材料的不同表面层。本实用新型专利技术还公开了一种电流检测装置，通过实施本实用新型专利技术实施例，通过双光纤光栅进行温度补偿，使光纤光栅和磁致伸缩材料得到线性的、高效的、稳定的工作状态，测试结果良好。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电子应用领域，尤其涉及一种电流互感器及电流检测装置。
技术介绍
光学电流互感器根据互感器部分是否需要电源，可分为有源型和无源型。无源型 即互感器部分没有电源供电的光电电流测量装置，它以光学元件作为电流传感元件，当外 界信息与光学介质中传播的光波发生相互作用时，将改变光波的某种参数(如强度、频率、 波长、相位或偏振态等)，即利用该参数对外界信息加以调制。目前已有强度调制型、相位 调制型和偏振态调制型无源光电电流互感器问世。但是由于光学元件本身的稳定性和可靠 性，以及易于受外界环境影响的特点，光学电流互感器的实用化研究进展缓慢。最早出现的是偏振态调制型的光学电流互感器，基于法拉第磁光效应原理工作， 当线偏振光通过置于磁场中的磁光材料时，线偏振光的偏振面将会线性地随着平行于光线 方向的磁场大小发生旋转，通过测量通流导体周围线偏振光偏振面的变化，间接地测量出 导体中的电流值。这种方法也是现在最趋向于实用化的光学电流互感器，这种方法的特点 是线性度好，灵敏度较高，绝缘性能好。而缺点是准确度和稳定性受温度、振动的影响。另外一种方法是基于电磁感应的混合式光学电流互感器，主要是采用传统的电流 互感器或空心互感器(Rogowski线圈)取样传输线电流，利用有源器件调制取样信号，以光 纤作为信号传输媒质，把高压侧变换的光信号传输到接收侧进行信号处理，从而得到被测 电流信息。利用电磁式互感器作为传感头，将其信号通过光纤传输到控制室。它既可以解决 高压隔离问题，又使系统简单紧凑。对光信号的调制可以采用频率调制、波长调制及强度调 制等多种方法。光纤作为信号传输媒质，不用作传感元件，从而避免了光学传感头存在的温 度和振动问题。但是这种方法的传感头是有源结构，需要提供电功率，这是一个困难，而当 电流较小时，Rogowski线圈电流互感器的取样灵敏度相对较小，输出的电压信号变得很弱。 小电流时的微弱信号处理也是Rogowski线圈电流互感器面临的难点问题。另外Faraday电 磁感应原理是Rogowski线圈电流互感器的传感基础，这就决定了 Rogowski线圈电流互感 器不能测量稳恒直流，对于变化比较缓慢的分量，比如非周期分量，也不能保证测量精度。现在新出现了一种利用光纤Bragg光栅和超磁致伸缩材料配合进行电流测量的 方法，基本原理是利用光纤Bragg光栅的中心波长偏移与其轴向应变在一定范围内成正比 的特性，让被测电流通过螺线圈转化成磁场，磁场作用于放置在其中的超磁致伸缩材料转 化成材料的形变，这个形变作用在Bragg光纤光栅上，使得Bragg光纤光栅受到轴向的应 变，使得Bragg波长产生变化，就可以通过测量Bragg光纤光栅的中心波长偏移，进一步测 出电流量。这个方法的优点是本身是对波长进行测量，故而不存在其它光学测量方法的线 性双折射问题和偏振态变化问题，但是这种方法存在响应线性度不足和受磁场影响有磁滞 作用等问题，同时由于Bragg光纤光栅受温度影响中心波长也会产生偏移，而且超磁致伸 缩材料、粘贴材料等受热也会产生膨胀，这种膨胀也会带来Bragg光纤光栅的轴向的应变 带来Bragg光纤光栅中心波长的偏移，因此这些都会影响到测量过程中的稳定性和精度误差率。
技术实现思路
鉴于上述现有技术所存在的问题，本技术实施例提供了一种电流互感器和电 流检测装置，通过双光纤光栅互感器的设计，解决了现有技术中测量过程中稳定性和精度 误差率的问题。为了解决上述技术问题，本技术实施例提出了一种电流互感器，包括传感头， 所述传感头包括超磁致伸缩材料和两条光纤光栅，所述光纤光栅分别位于超磁致伸缩材料 的上表面和下表面，所述两条光纤光栅相互交叉在超磁致伸缩材料的不同表面层。相应的，本技术还提出了一种电流检测装置，包括宽带光源设备、检测设备、 电流互感器，所述宽带光源设备与检测设备通过耦合器与互感器连接，所述电流互感器包 括传感头，所述传感头包括超磁致伸缩材料和两条光纤光栅，所述光纤光栅分别位于超磁 致伸缩材料的上表面和下表面，所述两条光纤光栅相互交叉在超磁致伸缩材料的不同表面 层。实施本技术实施例，本实施例通过光纤Bragg光栅的良好的应变传感特性和 超磁致伸缩材料的良好伸缩性能来设计电流互感器，通过双光纤光栅进行温度补偿，使光 纤光栅和磁致伸缩材料得到线性的、高效的、稳定的工作状态，测试结果良好。附图说明图1为本技术实施例中的电流检测装置的结构示意图；图2为本技术实施例中的电流互感器中传感头的结构示意图；图3为本技术实施例中的电流互感器施加预应力设备结构示意图。具体实施方式本技术实施例提供了一种电流互感器和电流检测装置，通过双光纤光栅互感 器的设计，解决了现有技术中测量过程中稳定性和精度误差率的问题。。以下结合附图详细说明本技术的优选实施例。首先请参阅图1，图1示出了本技术实施中的电流检测装置的结构示意图，该 电流检测装置包括了宽带光源设备101、检测设备102、电流互感器104、耦合器103、被检测 电流106，其中电流互感器104用于感应被检测电流106电流信号，宽带光源设备101用 于向电流互感器提供宽带光源。这里的电流互感器104包括传感头，该传感头包括超磁致 伸缩材料和两条光纤光栅，该光纤光栅分别位于超磁致伸缩材料的上表面和下表面，该两 条光纤光栅相互交叉在超磁致伸缩材料的不同表面层。宽带光信号从宽带光源设备101产生后，通过光纤传输，进入到分光比为1 1的 耦合器后分出一路光到达传感器，光纤Bragg光栅反射满足Bragg波长条件的光波回到耦 合器103，耦合器103分出一路光被检测设备102检测，记录中心波长。在电流互感器104 部分，随着加载的电流不同，线圈产生的磁场不同，电流互感器104上的超磁致伸缩材料的 伸缩量不同，这样传导到光纤Bragg光栅的应变量就不同，相应的光纤光栅的Bragg波长就 会改变，通过观察光谱仪测得的数据，就可以看到被测量和Bragg波长变化的关系。需要说明的是，这里的电流互感器104可以直接感应被检测电流106处的电流信 号产生的磁场，也可以将被检测电流106的电流信号通过螺线圈105来产生一个稳定的磁 场，将电流互感器104容置于螺线圈105中。需要说明的是，这里的检测设备102为一个光 谱仪。这里螺线圈105产生的磁场和螺线圈105通过的电流量是线性的关系，超磁致伸 缩材料的伸缩量和磁场大小在一定范围是线性的，而应变量和光纤光栅的Bragg波长的偏 移也是线性的关系，所以最终可以根据光谱仪的变化测得螺线圈上加载的直流电流。如果 是强电流通过螺线圈105，那么螺线圈105的匝数可以相应的减少，使得产生的磁场仍然保 持在一定的范围内，在这个范围内使得超磁致伸缩材料的伸缩量仍然与磁场成线性关系。相应的，图2示出了本技术实施例中的电流互感器中传感头的结构示意图， 本技术实施例中传感头采用的是方形的超磁致伸缩材料和两条Bragg光纤光栅，将用 于测量的光纤光栅沿着超磁致伸缩材料的H方向粘贴，将另外一条用做补偿的光纤光栅沿 着与H方向相垂直的方向粘贴。由于电流和产生的磁场强度是成正比的，磁场强度作用在磁致伸缩材料上，材料 的形变和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电流互感器，包括传感头，其特征在于，所述传感头包括超磁致伸缩材料和两条光纤光栅，所述光纤光栅分别位于超磁致伸缩材料的上表面和下表面，所述两条光纤光栅相互交叉在超磁致伸缩材料的不同表面层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：熊建文，张准，洪应娇，左菁，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]
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