CN104034944B - 光电式电流传感动态测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光电式电流传感动态测试装置，具有这样的特征，包括：光源单元，包含光源部、光源分束棱镜、第一透镜以及全偏振光接收显像部；光路转换单元，包含磁光晶体部和偏振分光棱镜；电流探测单元；光斑接收单元，包含第二透镜、反光镜和显像部。根据本发明所涉及的光电式电流传感动态测试装置通过光路转换单元和电流探测单元可以根据测量出电流，同时，通过光路转换单元和光斑接收单元将的组合实现实时观察旋转偏振光的光斑变化情况，并且通过光源单元中的光源分束棱镜和全偏振光接受显像部可以实现对光源部发出的光束质量进行观察和评估，本发明具有操作简单、精度高和稳定性强的优点。

Description

光电式电流传感动态测试装置
技术领域
本发明涉及光电式电流传感器技术领域，具体涉及一种适光电式电流传感动态测试装置。
背景技术
目前，光电式电流传感器相对于传统电磁式电流传感器具有明显优势，具体优势在于：绝缘性能好、不会产生传统电磁式电流互感器二次开路产生的高压危险、无磁饱和及铁磁共振现象、频带宽以及装置结构紧凑、重量轻、体积小、各个功能模块相对独立，具有便于安装和维护等优点。光源质量的好坏直接影响测试结果的准确性与精度，然而，现有石榴石型光电式电流传感器可以测试电流但测电流的同时无法对传感器光源进行评估，也不能实时显示用来测电流的测试光的变化情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量电流的且实时观察测试光的光斑变化情况同时对光源进行评估的光电式电流传感动态测试装置。
本发明提供了一种光电式电流传感动态测试装置，具有这样的特征，包括：光源单元，包含用于产生全偏振光的光源部；设置在全偏振光的光路上用于将全偏振光分为评估光和待测光的光源分束棱镜以及设置在待测光的光路上用于将待测光进行聚焦后发出聚焦全偏振光的第一透镜；光路转换单元，设置在聚焦全偏振光的光路上，包含用于改变聚焦全偏振光的旋转角度得到旋转偏振光的磁光晶体部和将旋转偏振光分为测试偏振光和入射偏振光的偏振分光棱镜；电流探测单元，设置在测试偏振光的光路上，用于根据测试偏振光探测到相应的电流；光斑接收单元，设置在入射偏振光的光路上，用于观察入射偏振光形成的光斑图像，包含用于对入射偏振光进行聚焦发出聚焦入射偏振光的第二透镜；以45°角设置在聚焦入射偏振光的光路上用于将聚焦入射偏振光以45°角反射成为可显现的成像光的反光镜和用于接收成像光并显示出成像光形成的光斑图像的显像部，其中，光源单元还包含用于接收评估光并显示出评估光形成的光源图像的全偏振光接收显像部。
在本发明的光电式电流传感动态测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，光源部是产生全偏振光的波长范围为900nm至1700nm的小功率半导体激光器。
在本发明的光电式电流传感动态测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，显像部包含可移动的设置在成像光的光路上用于聚焦成像光形成聚焦成像光的第三透镜和用于接收聚焦成像光后显示出聚焦成像光的光斑图像且可移动的摄像头，调节第三透镜和摄像头的位置用于改变光斑图像的清晰度和大小。
在本发明的光电式电流传感动态测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，电流探测单元是偏振仪。
在本发明的光电式电流传感动态测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，磁光晶体部含有一侧分布栅状薄膜的磁光晶体，磁光晶体的薄膜之间宽度范围是50nm到1mm,薄膜厚度范围是5nm到1mm，通过磁控溅射法、脉冲激光沉积法和分子束外延法中任意一种方法被生长形成。
在本发明的光电式电流传感动态测试装置中，还可以具有这样的特征还包括：控温单元，设置在靠近磁光晶体部处用于调节聚焦全偏振光由磁光晶体部射出时的温度；磁场单元，用于产生磁场，靠近磁光晶体部设置，包含直流导线部和调节直流导线部电流大小改变磁场强度大小的磁场调节部，其中，电流探测单元用于探测到直流导线部中直流导线的电流。
在本发明的光电式电流传感动态测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，控温单元包含用于发出热量的发热部和调节发热部热量的热量调节部。
发明的作用和效果
根据本发明所涉及的光电式电流传感动态测试装置，通过光路转换单元和电流探测单元可以根据测量出电流，同时，通过光路转换单元和光斑接收单元将的组合实现实时观察旋转偏振光的光斑变化情况，并且通过光源单元中的光源分束棱镜和全偏振光接受显像部可以实现对光源部发出的光束质量进行观察和评估，本发明的光电式电流传感动态测试装置对光源质量进行评估后可以实现提高测量电流的准确性与精度，并且可以在测得电流发生变化的同时可以观察到光斑对应变化的情况，本发明具有操作简单、精度高和稳定性强的优点。
附图说明
图1是本发明实施例一中光电式电流传感动态测试装置的结构示意图；以及
图2是本发明实施例二中光电式电流传感动态测试装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例一结合附图对本发明所涉及的光电式电流传感动态测试装置作具体阐述。
<实施例一>
图1是本发明实施例一中光电式电流传感动态测试装置的结构示意图。
如图1所示，在本实施例一中的光电式电流传感动态测试装置100中，包含：光源单元10、光路转换单元20、电流探测单元30和光斑接收单元40。光路转换单元20设置在光源单元10产生的聚焦全偏振光的光路上。
光源单元10含有光源部11、光源分束棱镜12、第一透镜13和全偏振光接收显像部14。光源部11采用小功率半导体激光器，可以发出波长范围900nm-1700nm的红外线的面全偏振光。光源分束棱镜12设置在全偏振光的光路上，将全偏振光分为评估光和待测光。第一透镜13设置在待测光的光路上，待测光穿过第一透镜13的中心，第一透镜13将待测光进行聚焦后发出聚焦全偏振光。全偏振光接收显像部14设置在评估光的光路上，接收到评估光后显示出光源像。
光路转换单元20含有磁光晶体部21和偏振分光棱镜22。
磁光晶体部21将聚焦全偏振光进行偏振调节得到旋转偏振光，磁光晶体部21主要以磁光晶体(图中未画出)为主，磁光晶体的一侧分布栅状薄膜，薄膜之间宽度50nm～1mm，薄膜厚度5nm～1mm，通过分子束外延法生长。
偏振分光棱镜22设置在旋转偏振光的光路上，将旋转偏振光分成两束，其中一束是用于测量电流的测试偏振光，另外一束是用于观察光斑的入射偏振光。
电流探测单元30采用偏振仪，用于接收测试偏振光，并根据测试偏振光探测电流等参数的变化情况。
光斑接收单元40设置在入射偏振光的光路上，含有第二透镜41、反光镜42和显像部43。
第二透镜41用于聚焦入射偏振光从而发出聚焦入射偏振光并且位置是可调节的，聚焦入射偏振光穿过第二透镜41中心。
反光镜42以45°角设置在聚焦入射偏振光的光路上，用于将聚焦入射偏振光以45°角将不可见的红外线反射成为可显现的成像光。
显像部43用于接收成像光，并显示出成像光形成的光斑图像。显像部43含有第三透镜43a和摄像头43b。第三透镜43a和摄像头43b构成一个显微系统。
第三透镜43a可移动的设置在成像光的光路上，成像光穿过第三透镜43a的中心，用于对成像光进行聚焦后形成聚焦成像光。
摄像头43b用于接收聚焦成像光，接收到聚焦成像光后在屏幕显示出光斑，摄像头43b位置是可调节的。通过改变第三透镜43a和摄像头43b之间的距离可以改变摄像头43b显示的光斑的清晰程度和大小。
在本实施例一中,光电式电流传感动态测试装置100被应用在对高压导线中电流的测量。将光电式电流传感动态测试装置100中的磁光晶体部靠近高压导线。
首先，光源部11发出全偏振光，全偏振光被光源分束棱镜12分成评估光和待测光，评估光被全偏振光接收显像部14接收后显示出光源像，通过评估光源像的质量来对光源部11的光源质量进行评估，进而对光源部11进行调节得到发出的全偏振光质量更好的光源。光源单元的第一透镜13将对待测光进行聚焦后发出聚焦全偏振光。
沿着聚焦全偏振光的光路设置有磁光晶体部21，磁光晶体将聚焦全偏振光转换后成为旋转偏振光。旋转偏振光被偏振分光棱镜22分为测试偏振光和入射偏振光。
然后，测试偏振光被电流探测单元30接收，电流探测单元30根据测试偏振光探测到高压导线的电流。
同时，入射偏振光经过第二透镜41后发出聚焦入射偏振光。聚焦入射偏振光被反光镜42以45°角反射后的得到成像光。成像光被第三透镜43a聚焦后射入摄像头43b中，摄像头43b实时呈现成像光形成的光斑。
实施例一的作用与效果
根据本实施例一所涉及的光电式电流传感动态测试装置通过光路转换单元和电流探测单元可以根据旋转偏振光测量出电流同时通过光路转换单元和光斑接收单元将的组合实现实时观察旋转偏振光的光斑变化情况，并且通过光源单元中的光源分束棱镜和全偏振光接受现象部可以实现对光源部发出的光束质量进行观察和评估，本发明的光电式电流传感动态测试装置对光源质量进行评估后可以实现提高测量电流的准确性与精度，同时，可以在测得电流发生变化时可以观察到光斑对应变化的情况，本发明具有操作简单、精度高和稳定性强的优点。
本实施例中的光源部产生的红外线，使得本装置灵敏度高，提高测量结果准确性。
本实施例中通过显像部含有的第三透镜和摄像头，调节第三透镜和摄像头的位置可以实现调节光斑的清晰程度和大小，从而方便实时观察光斑的变化情况。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
光源部也不仅限于小功率半导体激光器，也可采用He-Ne激光器，或者采用固体激光器。
电流探测单元也不仅限于偏振仪，也可采用四项限探测器。
<实施例二>
以下是对实施例二的说明。
在实施例二中，对于和实施例一中相同的结构，给予相同的符号，并省略相同的说明。
图2是本发明实施例二中光电式电流传感动态测试装置的结构示意图。
如图2所示，在本实施例二中的光电式电流传感动态测试装置200中，包含：光源单元10、光路转换单元20、电流探测单元30、光斑接收单元40、控温单元50和磁场单元60。光路转换单元20设置在光源单元10产生的聚焦全偏振光的光路上。控温单元50和磁场单元60都设置在光路转换单元20附近。
控温单元50设置在靠近磁光晶体部21处用于调节聚焦全偏振光由磁光晶体部21射出时的温度，包含用于发出热量的发热部和调节发热部热量的热量调节部。
磁场单元60用于产生磁场，磁场单元60靠近磁光晶体部21设置，包含直流导线部和调节直流导线部电流大小并且改变磁场强度大小的磁场调节部(图中未画出)。
在本实施例中，光电式电流传感动态测试装置200被应用于试验模拟在测高压导线时装置可以观察到的光斑的变化情况和测得电流值之间的关系。其中，控温单元50和磁场单元60靠近磁光晶体部21设置，控温单元50和磁场单元60分别模拟出高压导线产生热量和高压导线产生的磁场。
首先，光源部11发出全偏振光，全偏振光被光源分束棱镜12分成评估光和待测光，评估光被全偏振光接收显像部14接收后显示出光源像，通过评估光源像的质量来对光源部11的光源质量进行评估，进而对光源部11进行调节得到发出的全偏振光质量更好的光源。光源单元的第一透镜13将对待测光进行聚焦后发出聚焦全偏振光。
磁光晶体将聚焦全偏振光转换后成为旋转偏振光。直流导线部产生的磁场会影响旋转偏振光，调节磁场调节部改变磁场强度，同时，控温单元50调节热量调节部使得发热部发热，调节磁光晶体部21射出的旋转偏振光的温度。然后，旋转偏振光被偏振分光棱镜22分为测试偏振光和入射偏振光。
然后，测试偏振光被电流探测单元30接收，电流探测单元30根据测试偏振光探测到直流导线的电流。
同时，入射偏振光经过第二透镜41后发出聚焦入射偏振光。聚焦入射偏振光被反光镜42以45°角反射后的得到成像光。成像光被第三透镜43a聚焦后射入摄像头43b中，摄像头43b实时呈现成像光形成的光斑。
实施例二的作用与效果
根据本实施例二所涉及的光电式电流传感动态测试装置通过光路转换单元和电流探测单元可以根据旋转偏振光测量出电流同时通过光路转换单元和光斑接收单元将的组合实现实时观察旋转偏振光的光斑变化情况，并且通过光源单元中的光源分束棱镜和全偏振光接受现象部可以实现对光源部发出的光束质量进行观察和评估，本发明的光电式电流传感动态测试装置对光源质量进行评估后可以实现提高测量电流的准确性与精度，同时，可以在测得电流发生变化时可以观察到光斑对应变化的情况，本发明具有操作简单、精度高和稳定性强的优点。
本实施例中的控温单元和磁场单元的结合，模拟出高压导线的磁场和温场情况，在没有高压导线的情况下，通过控温单元和磁场单元也能实现测电流的同时实时观察光斑的变化情况。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种光电式电流传感动态测试装置，其特征在于，包括：
光源单元，包含用于产生全偏振光的光源部；设置在所述全偏振光的光路上用于将全偏振光分为评估光和待测光的光源分束棱镜以及设置在所述待测光的光路上用于将所述待测光进行聚焦后发出聚焦全偏振光的第一透镜；
光路转换单元，设置在所述聚焦全偏振光的光路上，包含用于改变所述聚焦全偏振光的旋转角度得到旋转偏振光的磁光晶体部和将所述旋转偏振光分为测试偏振光和入射偏振光的偏振分光棱镜；
电流探测单元，设置在所述测试偏振光的光路上，用于根据所述测试偏振光探测到相应的电流；
光斑接收单元，设置在所述入射偏振光的光路上，用于观察所述入射偏振光形成的光斑图像，包含用于对所述入射偏振光进行聚焦发出聚焦入射偏振光的第二透镜；以45°角设置在所述聚焦入射偏振光的光路上用于将所述聚焦入射偏振光以45°角反射成为可显现的成像光的反光镜和用于接收所述成像光并显示出所述成像光形成的所述光斑图像的显像部，
其中，所述光源单元还包含用于接收所述评估光并显示出所述评估光形成的光源图像的全偏振光接收显像部。
2.根据权利要求1所述的光电式电流传感动态测试装置，其特征在于：
其中，所述光源部是产生所述全偏振光的波长范围为900nm至1700nm的小功率半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的光电式电流传感动态测试装置，其特征在于：
其中，所述显像部包含可移动的设置在所述成像光的光路上用于聚焦所述成像光形成聚焦成像光的第三透镜和用于接收所述聚焦成像光后显示出所述聚焦成像光的所述光斑图像且可移动的摄像头，
调节所述第三透镜和所述摄像头的位置用于改变所述光斑图像的清晰度和大小。
4.根据权利要求1所述的光电式电流传感动态测试装置，其特征在于：
其中，所述电流探测单元是偏振仪。
5.根据权利要求1所述的光电式电流传感动态测试装置，其特征在于：
其中，所述磁光晶体部含有一侧分布栅状薄膜的磁光晶体，
所述磁光晶体的薄膜之间宽度范围是50nm到1mm,薄膜厚度范围是5nm到1mm，通过磁控溅射法、脉冲激光沉积法和分子束外延法中任意一种方法被生长形成。
6.根据权利要求1所述的光电式电流传感动态测试装置，其特征在于，还包括：
控温单元，可移动设置在靠近所述磁光晶体部处用于调节所述聚焦全偏振光由所述磁光晶体部射出时的温度；
磁场单元，用于产生磁场，靠近所述磁光晶体部设置，包含直流导线部和调节所述直流导线部电流大小改变所述磁场强度大小的磁场调节部，
其中，所述电流探测单元用于探测到所述直流导线部中直流导线的电流。
7.根据权利要求6所述的光电式电流传感动态测试装置，其特征在于：
其中，所述控温单元包含用于发出热量的发热部和调节所述发热部热量的热量调节部。
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