本发明专利技术公开了一种带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置，所述铁磁流体光学式电流传感器包括单色光源、起偏器、铁磁流体薄膜、检偏器、光电探测器，另外，在铁磁流体光学式电流传感器中加设一个横向偏压磁场发生装置，使用时，单色光束经起偏器后成为线偏振光，在外加纵向磁场调制作用下铁磁流体薄膜使透射其中的线偏振光振动方向旋转一定角度，旋转角度大小与外加纵向磁场强度有关，因此检测线偏振光旋转角度可得到产生外加纵向磁场的电流大小，由横向偏压磁场发生装置产生的磁场可以加快铁磁流体中磁性颗粒受到外加纵向磁场调制时磁性颗粒磁矩翻转速度，降低响应时间，提高传感器的灵敏度和精确度；基于上述装置，本发明专利技术还公开了一种电流测量方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置，本专利技术同时还利用该种铁磁流体光学式电流传感装置，实现了一种能够提高铁磁流体光学式电流传感器性能、达到电流检测目的的方法。
技术介绍
铁磁流体光学式电流测量方法的基本原理是铁磁流体的纵向磁致旋光效应，即当单色偏振光束通过有纵向磁场调制的铁磁流体时，偏振光振动方向会发生旋转，且旋转角度的大小与调制磁场的强弱有关，故可通过测量偏振光振动方向旋转角的大小推导出调制磁场的强度。而调制磁场一般是由某一待测电流产生的，根据电流与磁场的关系，即可得到待测电流的参数。 现有铁磁流体光学式电流传感方法的主要缺陷是非恒定电流的响应时间长、灵敏度及精确度低。上述缺陷是铁磁流体被外加磁场作用下磁化时，磁性颗粒磁矩与外场取向趋同过程中弛豫时间较长引起的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一是提供一种带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置；本专利技术的目的之二是提供一种利用带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置，实现电流检测的方法。本专利技术的目的之一是通过以下技术方案实现的本专利技术的带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置，包括单色光源、起偏器、铁磁流体薄膜、检偏器、光电探测器、预处理模块、数据采集器、数据处理器、控制模块、驱动模块、开关电源、励磁电源、人机交互接口、磁极I和磁极II;所述铁磁流体薄膜的表面与待测电流产生的磁场或待测磁场的方向保持垂直，所述单色光源用于发出检验光束，该光束经起偏器后成为振动方向一定的线偏振光，线偏振光垂直穿过由磁场调制的铁磁流体薄膜同时其振动方向发生旋转；所述检偏器设置于铁磁流体薄膜的另一侧，并配合光电探测器将旋转后的线偏振光光强大小转化为电压信号，并输出至预处理模块，所述预处理模块对信号进行滤波和放大处理后，输出至数据采集器，所述数据采集器将模拟信号转换为数字信号并送入数据处理器；所述数据处理与控制模块用于对测得的结果进行运算处理后，将待测参量的相关信息输出至人机交互接口，同时，所述数据处理器根据测量的结果判定电流/磁场的类型和参数范围，发出相应的调整指令至控制模块；所述控制模块用于根据数据处理器发出的励磁调整指令，输出励磁电源的控制信号，以调节横向偏压磁场的相关参数；所述励磁电源励磁电源12在控制信号的调节作用下，用于为磁极I 14和磁极II15提供励磁电流，使得磁极产生磁场参量符合控制目的，所述磁极I和磁极II设置于铁磁流体薄膜，在励磁电源的作用下产生一个方向与偏振光传播方向相垂直的横向磁场，以辅助铁磁流体中磁性颗粒的磁矩翻转。进一步，所述装置还包括驱动模块，所述控制模块发出的控制信号经过驱动模块中电路的放大、隔离和整定后，成为励磁电源中电力电子元件能够接受的控制信号；进一步，所述装置还包括开关电源，所述单色光源、光电探测器、预处理模块、数据采集器、数据处理器、控制模块和驱动模块中需要的电能由开关电源提供；进一步，所述磁极I包括电磁铁I和线圈I，磁极II包括电磁铁II和线圈II，所述电磁铁I和电磁铁II均为圆柱体，所述线圈I和线圈II为漆包线且分别密绕于电磁体I和电磁铁II上，所述线圈I的两线头端分别为电流输入端口 Pl和电流输出端口 P2，所述线圈II的两线头端分别为电流输入端口 P3和电流输出端口 P4，两电磁铁相对端面为磁靴结构且两个磁极的中轴线重合，相距f6mm ； 进一步，所述电磁铁I和电磁铁II的直径为l(T20mm，长度为25 60mm，材质为DT4纯铁；进一步，所述磁靴边缘宽度为I. 5mm ；进一步，所述线圈I和线圈II均由型号为AWG27的漆包线构成，各50匝。本专利技术的目的之二是通过以下技术方案实现的所述方法包括以下步骤步骤一将铁磁流体光学式电流传感装置放入待测磁场中，其中铁磁流体薄膜为用铁磁流体制成的薄片，在调制磁场的作用下使偏振光的振动方向发生旋转；步骤二 将磁极I和磁极II以对称的方式分别放置于铁磁流体薄膜的两侧，在与调制磁场相垂直的方向对铁磁流体薄膜施加一个横向偏压磁场，提高铁磁流体对外加纵向磁场的响应速度；步骤三通过检偏器配合光电探测器将旋转后的线偏振光光强大小转化为电压信号，并输出至预处理模块，所述预处理模块对信号进行滤波和放大处理后，输出至数据采集器，所述数据采集器将模拟信号转换为数字信号并送入数据处理器进行运算处理，通过测量偏振光振动方向旋转角的大小推导出调制磁场的强度，而调制磁场由待测电流产生，根据电流与磁场的关系，即可得到待测电流的参数。本专利技术的有益效果是I.本专利技术的装置通过在调制磁场相垂直的方向施加一个横向偏压磁场，有效提高铁磁流体对外加纵向磁场的响应速度，从而缩短铁磁流体中磁性颗粒在外加纵向磁场作用下响应时间，增强铁磁流体磁光效应的灵敏度，优化传感器的动态特性；2.本专利技术扩大了基于铁磁流体纵向磁光效应进行电流/磁场传感和测量的对象类型，不仅能够对直流/恒定磁场、交变电流/交变磁场的参量进行变送，而且还能够对脉冲电流/脉冲磁场的参量进行变送。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中图I是带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置的结构框图；图2是带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置示意图；图3是产生横向偏压磁场的磁极不意图；图4为本专利技术的一个具体实施电路连接示意图。具体实施方式 以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。如图I和图2所示，本专利技术的带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置，包括单色光源I、起偏器2、铁磁流体薄膜3、检偏器4、光电探测器5、预处理模块6、数据采集器7、数据处理器8、控制模块9、驱动模块10、开关电源11、励磁电源12、人机交互接口13、磁极114和磁极1115 ；铁磁流体薄膜3的表面与待测电流产生的磁场或待测磁场的方向保持垂直，所述单色光源I用于发出检验光束，该光束经起偏器2后成为振动方向一定的线偏振光,线偏振光垂直穿过由磁场调制的铁磁流体薄膜同时其振动方向发生旋转；检偏器4设置于铁磁流体薄膜3的另一侧，并配合光电探测器5将旋转后的线偏振光光强大小转化为电压信号，并输出至预处理模块6，所述预处理模块6对信号进行滤波和放大处理后，输出至数据采集器7，所述数据采集器7将模拟信号转换为数字信号并送入数据处理器8 ；数据处理器8对测得的结果进行运算处理后，将待测参量的相关信息输出至人机交互接口，同时，数据处理器根据测量的结果判定电流/磁场的类型和参数范围，发出相应的调整指令至控制模块9;控制模块9用于根据数据处理器发出的励磁调整指令，对励磁电源中的开关元件进行控制，本专利技术中，数据处理器与控制模块一方面对数据采集器输出的数字信号进行处理，反映光学式电流传感器的设计意图，包括电流/磁场的量值、电流/磁场的变化规律等；另一方面输出励磁电源的控制信号，以调节横向偏压磁场的相关本文档来自技高网...
【技术保护点】
带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置，其特征在于：所述装置包括单色光源、起偏器、铁磁流体薄膜、检偏器、光电探测器、预处理模块、数据采集器、数据处理器、控制模块、驱动模块、开关电源、励磁电源、人机交互接口、磁极I和磁极II；所述铁磁流体薄膜的表面与待测电流产生的磁场或待测磁场的方向保持垂直，所述单色光源用于发出检验光束，该光束经起偏器后成为振动方向一定的线偏振光，线偏振光垂直穿过由磁场调制的铁磁流体薄膜同时其振动方向发生旋转；所述检偏器设置于铁磁流体薄膜的另一侧，并配合光电探测器将旋转后的线偏振光光强大小转化为电压信号，并输出至预处理模块，所述预处理模块对信号进行滤波和放大处理后，输出至数据采集器，所述数据采集器将模拟信号转换为数字信号并送入数据处理器；所述数据处理与控制模块用于对测得的结果进行运算处理后，将待测参量的相关信息输出至人机交互接口，同时，所述数据处理器根据测量的结果判定电流/磁场的类型和参数范围，发出相应的调整指令至控制模块；所述控制模块用于根据数据处理器发出的励磁调整指令，输出励磁电源的控制信号，以调节横向偏压磁场的相关参数；所述励磁电源励磁电源12在控制信号的调节作用下，用于为磁极I？14和磁极II？15提供励磁电流，使得磁极产生磁场参量符合控制目的，所述磁极I和磁极II设置于铁磁流体薄膜，在励磁电源的作用下产生一个方向与偏振光传播方向相垂直的横向磁场，以辅助铁磁流体中磁性颗粒的磁矩翻转。...
【技术特征摘要】
1.带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置，其特征在于所述装置包括单色光源、起偏器、铁磁流体薄膜、检偏器、光电探测器、预处理模块、数据采集器、数据处理器、控制模块、驱动模块、开关电源、励磁电源、人机交互接口、磁极I和磁极II ； 所述铁磁流体薄膜的表面与待测电流产生的磁场或待测磁场的方向保持垂直，所述单色光源用于发出检验光束，该光束经起偏器后成为振动方向一定的线偏振光，线偏振光垂直穿过由磁场调制的铁磁流体薄膜同时其振动方向发生旋转； 所述检偏器设置于铁磁流体薄膜的另一侧，并配合光电探测器将旋转后的线偏振光光强大小转化为电压信号，并输出至预处理模块，所述预处理模块对信号进行滤波和放大处理后，输出至数据采集器，所述数据采集器将模拟信号转换为数字信号并送入数据处理器； 所述数据处理与控制模块用于对测得的结果进行运算处理后，将待测参量的相关信息输出至人机交互接口，同时，所述数据处理器根据测量的结果判定电流/磁场的类型和参数范围，发出相应的调整指令至控制模块； 所述控制模块用于根据数据处理器发出的励磁调整指令，输出励磁电源的控制信号，以调节横向偏压磁场的相关参数； 所述励磁电源励磁电源12在控制信号的调节作用下，用于为磁极I 14和磁极II 15提供励磁电流，使得磁极产生磁场参量符合控制目的，所述磁极I和磁极II设置于铁磁流体薄膜，在励磁电源的作用下产生一个方向与偏振光传播方向相垂直的横向磁场，以辅助铁磁流体中磁性颗粒的磁矩翻转。2.根据权利要求I所述的带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置，其特征在于所述装置还包括驱动模块，所述控制模块发出的控制信号经过驱动模块中电路的放大、隔离和整定后，成为励磁电源中电力电子元件能够接受的控制信号。3.根据权利要求I或2所述的带有横向偏压装置的铁磁流体光学式电流传感装置，其特征在于所述装置还包括开关电源，所述单色光源、光电探测器、预处理模块、数据采集器、数据处理器、控制模块和驱动模块中需要的电能由开关电源...
【专利技术属性】
技术研发人员：王士彬，叶鹏，王华，唐彬，杜娟，刁晓波，曹霞，全红，
申请(专利权)人：重庆市电力公司南岸供电局，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。