CN203275493U - 一种光纤电流传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种光纤电流传感器。包括外壳、载流导体，围绕所述载流导体设有光纤线圈，用于测量载流导体的电流，称为电流测量光纤线圈；所述载流导体旁侧另设光纤线圈，用于测量载流导体的环境电流，称为环境测量光纤线圈；所述电流测量光纤线圈和环境测量光纤线圈输入端有光源、输出端有检测器。电流测量光纤线圈用于测量电流和环境变化的综合值，环境测量光纤线圈用于测量环境值，两者相减后得到准确的电流信息。
Description
技术领域
本发明涉及电流测量领域，尤其是光纤电流传感器。
背景技术
目前，光纤电流传感器一般是用一个线圈进行测量，由于缠绕在电线上的线圈直径一般不能小于4cm，将导致极高的温度系数，从而使所测得信号的偏振面可能会产生一个与温度、应力、震动等环境因数有关的角度误差。
因此，准确补偿这类误差成为这种类型产品的关键问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤电流传感器。
本发明所采用的技术方案是，包括外壳、载流导体，围绕所述载流导体设有光纤线圈，用于测量载流导体的电流，称为电流测量光纤线圈；所述载流导体旁侧另设光纤线圈，用于测量载流导体的环境电流，称为环境测量光纤线圈；所述电流测量光纤线圈和环境测量光纤线圈输入端有光源、输出端有检测器。由于电流测量光纤线圈有载流导体穿过，而环境测量光纤线圈没有载流导体穿过，当偏振光通过光纤后，电流测量光纤线圈的偏振旋转角度是载流导体上的电流和环境影响之和，而环境测量线圈的偏振旋转角度只受环境影响，不管环境因数怎么变化，都能准确的测量出来；将上述两个测量结果相减后，准确的得到了需要测量的电流信息，确保测量不受环境影响。
进一步，所述电流测量光纤线圈和环境测量光纤线圈平行安装。本发明中两类线圈位置的平行有利于准确地测量环境所引起的电流。
进一步，所述电流测量光纤线圈和环境测量光纤线圈置于外壳内。本发明由于两类线圈置于同一外壳内，有利于降低其环境测量误差。
进一步，所述电流测量光纤线圈和环境测量光纤线圈的尺寸、形状、模数、材质、参数相同。本发明有利于进一步降低其环境测量误差。
进一步，所述光源是同一偏镜测量光源，所述检测器是同一偏镜检测器。本发明有利于进一步降低其环境测量误差。
进一步，所述载流导体和所述外壳之间有绝缘护套。本发明避免载流导体漏电以及漏电后产生与电流有关的环境变量，使测量更加精确。
米切尔・法拉第(MochaelFaraday) 发现当一束线偏振光入射至磁性介质后,偏振方向发生改变,并且会由线偏振光变成椭圆光。它的偏振面发生了旋转。这种特性称为法拉第效应,被用来测量电流。其旋转角度 Φ=V∫H・dL，式中：
V—光学介质的Verdet常数;
L—光在介质中的传播的距离;
H—磁场强度；
当磁场H为穿过传感头载流导体中的电流所I产生,且光路围绕载流导体闭合时,利用安培环路定律上式可改写为:
Φ= V NLI
式中 NL—围绕载流导体闭合光路圈数；
可见,只要测出偏振光旋转的角度Φ,即可计算出待测电流的大小。另外,利用适当的光路设计增加围绕载流导体的光路圈数可提高传感头灵敏度。 光线偏振面的转旋角与磁场强度成正比,磁场强度与电流成正比。测出通过磁场的光的偏振面的旋转角,就可以计算出电流强度。用通信光纤、块状光学玻璃和磁光光纤都能产生法拉第效应。
用通信光纤制成电流传感器，是把光纤缠绕在电线上,根据安培定理,可以直接测量出电流的大小。通过改变缠绕在电线上的光纤圈数来控制灵敏度。一般通信用石英光纤的费尔德(Verolet)常数很小,且光纤绕成线圈将产生很强的线性双折射,使光纤本来很低的费尔德常数又大大降低，约为原来的1/50。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
如图1，载流导体3穿过一个外壳1，在载流导体3和外壳1之间有绝缘护套2隔离。围绕载流导体3安装一个电流测量光纤线圈4，在同一个外壳1内安装一个环境测量光纤线圈5。
电流测量光纤线圈4和环境测量光纤线圈5用同批次出厂、且规格和参数相同的光纤制作，两个线圈的尺寸、形状、规格和参数也将相同，并固定在同一个外壳1上，保障其由于环境变化对光线传输产生的影响一致，两个线圈平行安装，保障外界磁场对光线传输的影响一致，经光源6即同一偏镜测量光源的起偏镜引入测量光线，光线经过电流测量光纤线圈4后由捡测器7即同一偏镜检测器，检测出光线的偏振信息。
由于电流测量光纤线圈4有载流导体3穿过，而环境测量光纤线圈5没有载流导体穿过，当偏振光通过光纤后，电流测量光纤线圈4的偏振旋转角度是载流导体3上的电流和环境影响之和，而环境测量线圈的偏振旋转角度只受环境影响，不管环境因数怎么变化，都能准确的测量出来。将上述2个测量结果相减后，准确的得到了需要测量的电流信息，确保测量不受环境影响。
Claims (6)
1.一种光纤电流传感器，包括外壳、载流导体，其特征是，围绕所述载流导体设有光纤线圈，用于测量载流导体的电流，称为电流测量光纤线圈；所述载流导体旁侧另设光纤线圈，用于测量载流导体的环境电流，称为环境测量光纤线圈；所述电流测量光纤线圈和环境测量光纤线圈输入端有光源、输出端有检测器。
2.根据权利要求1所述的一种光纤电流传感器，其特征是，所述电流测量光纤线圈和环境测量光纤线圈平行安装。
3.根据权利要求1或2所述的一种光纤电流传感器，其特征是，所述电流测量光纤线圈和环境测量光纤线圈置于外壳内。
4.根据权利要求1或2所述的一种光纤电流传感器，其特征是，所述电流测量光纤线圈和环境测量光纤线圈的尺寸、形状、模数、材质、参数相同。
5.根据权利要求1所述的一种光纤电流传感器，其特征是，所述光源是同一偏镜测量光源，所述检测器是同一偏镜检测器。
6.根据权利要求1所述的一种光纤电流传感器，其特征是，所述载流导体和所述外壳之间有绝缘护套。
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| CN 201320244279 CN203275493U (zh) | 2013-05-08 | 2013-05-08 | 一种光纤电流传感器 |
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| CN (1) | CN203275493U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105486904A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-04-13 | 哈尔滨工业大学 | 二分式光学电流传感器 |
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- 2013-05-08 CN CN 201320244279 patent/CN203275493U/zh not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN105486904A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-04-13 | 哈尔滨工业大学 | 二分式光学电流传感器 |
| CN105486904B (zh) * | 2015-11-20 | 2018-03-13 | 哈尔滨工业大学 | 二分式光学电流传感器 |
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