[发明专利]基于双磁路可温度补偿的电流传感器及其电流检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种互感器，具体涉及一种可温度补偿的电流互感器。

背景技术

与传统电流互感器相比，基于磁致伸缩材料GMM和光纤光栅FBG的光学电流互感器具有绝缘性能优良、无暂态磁饱和、动态测量范围大、频率响应宽、抗电磁干扰能力强、体积小重量轻优点，目前成为电流互感器领域研究的热点。然而，由于FBG-GMM电流互感器对温度非常敏感，在电流的实际测量中必须消除温度的影响。目前常用的消除温度的方法是将两个光纤光栅FBG分别粘贴在GMM和一块热膨胀系数与GMM材料相近的非磁性合金上，利用两种合金热膨胀系数相近的特点，来消除温度的影响，由于两种合金热膨胀系数只是相近，并非完全相同，并且不同温度时两种合金的热膨胀系数之差也不同，因此电流互感器的测量精度受到一定的影响；另外一种常用的方法是通过测量静态工作点的方法对温度进行补偿，但是此种方法只能应用于交流电流的测量。

发明内容

本发明为了解决现有的电流互感器检测得到的电流受温度影响的问题，提出了基于双磁路可温度补偿的电流传感器及其电流检测方法。

基于双磁路可温度补偿的电流传感器，它包括第一矩形的环形铁芯、第二矩形的环形铁芯、第一磁致伸缩装置、第二磁致伸缩装置、第一传感探头、第二传感探头、第一偏置电流螺线管、第二偏置电流螺线管和待测电流螺线管，第一矩形的环形铁芯和第二矩形的环形铁芯的结构和形状均相同，所述第一矩形的环形铁芯和第二矩形的环形铁芯镜像对称设置，第一磁致伸缩装置和第二磁致伸缩装置的材料相同，第一传感探头和第二传感探头的材料相同，中心波长不同。

第二矩形的环形铁芯位于第一矩形的环形铁芯的右侧，且二者之间设置有宽度为3mm～30mm的间隙，第一矩形的环形铁芯的右侧壁设置有气隙，第二矩形的环形铁芯的左侧壁设置有气隙，且所述两个气隙位于同一个位置；

第一磁致伸缩装置设置在第一矩形的环形铁芯的气隙内，其上端与第一矩形的环形铁芯的气隙的上端面固定，下端与该气隙的下端面留有间隙，间隙为0.1mm～2mm，第二磁致伸缩装置设置在第二矩形的环形铁芯的气隙内，其上端与第二矩形的环形铁芯的气隙的上端面固定，下端与该气隙的下端面留有间隙，间隙为0.1mm～2mm，且第一磁致伸缩装置和第二磁致伸缩装置平行放置，第一传感探头FBG1粘贴在第一磁致伸缩装置上，第二传感探头粘贴在第二磁致伸缩装置上，第一偏置电流螺线管套在第一矩形的环形铁芯的侧壁上，第二偏置电流螺线管套在第二矩形的环形铁芯的侧壁上，待测电流螺线管同时套在第一矩形的环形铁芯和第二矩形的环形铁芯相邻的侧壁上。

基于双磁路可温度补偿的电流传感器的电流检测方法：

步骤一：对第一偏置电流螺线管加偏置电流i₁，对第二偏置电流螺线管加偏置电流i₂，使第一矩形的环形铁芯处产生的磁场与第二矩形的环形铁芯处产生的磁场方向相反，使到第一磁致伸缩装置和第二磁致伸缩装置产生径向应变，分别为ε₀₁和ε₀₂，并且此时对应的第一传感探头和第二传感探头的中心波长均为λ₀；

步骤二：对待测电流螺线管加待测电流i₃，使得第一磁致伸缩装置和第二磁致伸缩装置的应变发生变化，从而使得第一传感探头和第二传感探头相对于静态工作点的中心波长λ₀均发生变化，分别得到中心波长偏移量Δλ₁和中心波长偏移量Δλ₂；

步骤三：根据中心波长偏移量Δλ₁、Δλ₂、中心波长λ₀、弹光系数P_e、应变ε₁随待测电流变化的斜率k、待测电流转化为第一磁致伸缩装置GMM1处磁场的转换率系数α₁和待测电流转化为第二磁致伸缩装置GMM2处磁场的转换率系数α₂得到待测电流。

本发明所述的电流互感器检测出的电流不但适用于交流电流的测量，而且适用于直流电流的测量；并且应用本发明进行电流检测可完全消除温度的影响。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的基于双磁路可温度补偿的电流传感器的结构示意图；

图2为FBG1-GMM1和FBG2-GMM2的静态工作点示意图；

图3为第一磁致致伸缩装置GMM1以静态工作点Q₁为原点的应变ε₁的坐标示意图；