CN103852613B - 一种辐射电流传感方法及专用传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种辐射电流传感方法及专用传感器，本发明利用珀尔帖热原理实现电流的辐射传感，用辐射波来传送电流，实现不用电量传送电量的目的，在强电磁辐射的空间中以及无法采用导线传送的环境中，很好的实现了电流的传感与传送。

Description

一种辐射电流传感方法及专用传感器
技术领域：本发明涉及一种辐射电流传感方法及专用传感器，属于电流传感领域。
背景技术：在用电的设备中往往需要知道电流的大小，通常采用电流表即可测量并用指针或数字表示出来。但当空间存在强电磁辐射以及无法采用导线环境中，电流量的测量与传送就无法实现，因为强电磁辐射及无联接线时，电流表无法使用。
发明内容：
发明目的：本发明提供一种辐射电流传感方法及专用传感器，其目的是解决强电磁辐射的空间中和无法采用导线传送的环境中电流量的传递问题。
技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：
一种辐射电流传感方法，其特征在于：该方法采用半导体制冷原理进行电流传感，具体步骤如下：
①、被测电流通过半导体制冷器的P－N结，使半导体制冷器产生温差，用散热器保持制冷器冷面温度为环境温度，则该制冷器的制热面温度等于温差，与电流成正比关系，完成电流传感的第一步变换；使制热面为黑体面，提高辐射率，形成热辐射波，实现电流到热辐射的转换。
②、用辐射波长转换材料把原始辐射波长转换为所需工作波长；
③、将转换后的辐射波通过光学聚焦，送入传送介质传导至光电转换器的接收端，然后进行光电转换，将该辐射波转换成电信号输出。
用半导体制冷器把被测电流信号转换为辐射信号，即强度与电流成正比关系的辐射波。
③步骤中的传送介质为光导纤维或自由空间。
辐射波长转换材料为稀土上转换发光材料NaYF_4:Yb:Er。
实施上述的辐射电流传感方法所专用的辐射电流传感器，其特征在于：该传感器包括电流辐射转换器、辐射形成器、传送介质和光电转换器；电流辐射转换器连接辐射形成器，辐射形成器通过传送介质连接至光电转换器。
利用珀尔帖热效应原理构成的电流辐射转换器内设置有半导体制冷器，半导体制冷器的制冷面一侧设置有散热器，制热面为黑体面结构。
辐射形成器由辐射波长转换材料层及光学透镜组构成，光学透镜设置在转换材料层的后方。
在辐射波长转换材料层上朝向光学透镜的一侧设置有黑体辐射层。
优点效果：本发明提供一种辐射电流传感方法及专用传感器，本发明利用珀尔帖热原理实现电流的辐射传感，用辐射波来传送电流，实现不用电量传送电量的目的，在强电磁辐射的空间中以及无法采用导线传送的环境中，很好的实现了电流的传感与传送。
附图说明：
图1为本发明的结构流程示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明提供一种辐射电流传感方法，该方法采用半导体制冷原理进行电流传感，具体步骤如下：
①、被测电流通过半导体制冷器的P－N结，使半导体制冷器产生温差，用散热器使制冷器冷面温度为环境温度，则该制冷器的制热面温度等于温差，与电流成正比关系，完成电流传感的第一步变换，使制热面为黑体面，提高辐射率，形成热辐射波，实现电到热辐射的转换；
②、用辐射波长转换材料把原始辐射波长转换为所需工作波长；
③、将转换后的辐射波通过光学聚焦后，送入传送介质传导至光电转换器的接收端，进行光电转换将该辐射波转换成电信号输出。
本发明中用半导体制冷器把被测电流信号转换为辐射信号，即强度与电流成正比关系的辐射波。
③步骤中的传送介质为光导纤维或自由空间，这个视具体的实施环境需要而定。
②步骤中的辐射波长转换材料为稀土上转换发光材料NaYF_4:Yb:Er
另外，如图1所示，本申请还提供一种实施上述的辐射电流传感方法所专用的辐射电流传感器，该传感器包括电流辐射转换器、辐射形成器、传送介质和光电转换器；电流辐射转换器连接辐射形成器，辐射形成器通过传送介质连接至光电转换器。
本发明的电流辐射转换器是利用珀尔帖热效应原理构成的，在电流辐射转换器内设置有半导体制冷器，半导体制冷器的制冷面一侧设置有散热器，用来控制半导体制冷器的制冷面为环境温度，制热面为黑体面结构，提高辐射率。
辐射形成器由辐射波长转换材料层及光学透镜构成，光学透镜设置在转换材料层的后方，在辐射波长转换材料层上还设置有黑体辐射层，黑体辐射层设置在辐射波长转换材料层上朝向光学透镜的一侧，也就是说光学透镜实际是设置在黑体辐射层的后方。辐射形成器把原始辐射波长转换为所需工作波长，以取得最佳传输效果。用光学透镜提高耦合效率。
①步骤中的电到热辐射的转换利用电流辐射转换器完成；②步骤的波长转换及光学聚焦利用辐射形成器完成。本发明中的光电转换器把辐射波转换成电信号进行输出。
本发明操作合理，效果明显利于在电流传感领域推广应用。

Claims (8)

1.一种辐射电流传感方法，其特征在于：该方法采用半导体制冷原理进行电流传感，具体步骤如下：
①、被测电流通过半导体制冷器的P－N结，使半导体制冷器产生温差，用散热器保持半导体制冷器冷面温度为环境温度，则该半导体制冷器的制热面温度等于温差，与电流成正比关系，完成电流传感的第一步变换；使制热面为黑体面，提高辐射率，形成热辐射波，实现电流到热辐射的转换；
②、用热辐射波长转换材料把原始辐射波长转换为所需工作波长；
③、将转换后的热辐射波通过光学聚焦，送入传送介质传导至光电转换器的接收端，然后进行光电转换，将该热辐射波转换成电信号输出。
2.根据权利要求1所述的辐射电流传感方法，其特征在于：用半导体制冷器把被测电流信号转换为辐射信号，即强度与电流成正比关系的辐射波。
3.根据权利要求1所述的辐射电流传感方法，其特征在于：③步骤中的传送介质为光导纤维或自由空间。
4.根据权利要求1所述的辐射电流传感方法，其特征在于：辐射波长转换材料为稀土上转换发光材料NaYF_4:Yb:Er。
5.实施权利要求1所述的辐射电流传感方法所专用的辐射电流传感器，其特征在于：该辐射电流传感器包括电流辐射转换器、辐射形成器、传送介质和光电转换器；电流辐射转换器连接辐射形成器，辐射形成器通过传送介质连接至光电转换器。
6.根据权利要求5所述的辐射电流传感器，其特征在于：利用珀尔帖热效应原理构成的电流辐射转换器内设置有半导体制冷器，半导体制冷器的制冷面一侧设置有散热器。
7.根据权利要求5所述的辐射电流传感器，其特征在于：辐射形成器由辐射波长转换材料层及光学透镜构成，光学透镜设置在辐射波长转换材料层的后方。
8.根据权利要求7所述的辐射电流传感器，其特征在于：在辐射波长转换材料层上朝向光学透镜的一侧设置有黑体辐射层。
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