[实用新型]一种光纤电流传感器

说明书

技术领域

本申请涉及电气技术领域，特别涉及一种光纤电流传感器。

背景技术

电流传感器作为电网中至关重要的环节，关系着电力系统的安全运行。近百年来，传统电磁式电流互感器由于其成熟的测量技术、简单的结构和不易损坏等优点，已获得广泛应用；随着电网规模的日益增大和运行机制的不断发展，由于其结构和使用条件的特殊性，它在电力系统电压等级不断提高的情况下普遍暴露出安全性低、电磁干扰严重、环境友好性差、存在磁饱和现象影响测量精度、成本高以及装配难度大等突出问题。

传统电流传感器的缺陷促使人们开始探索更先进的电流传感器。二十世纪六十年代出现的半导体集成电路技术、激光技术以及七十年代初出现的光纤通信技术，使光学电流传感技术迅速兴起与发展。光学电流传感器理论上具有传统电磁式电流传感器功能并能克服其上述缺点。

但是,光学材料中存在的线性双折射现象以及其对电流磁场较低的敏感度一直成为制约光学电流传感器的主要原因。而且,对于全光纤电流传感技术的研究主要集中于大电流测量领域，量程一般在10²A-10⁶A，但对于小电流的准确测量还有所欠缺。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种光纤电流传感器，以解决全光纤电流传感技术对于小电流的准确测量还有所欠缺的问题。

根据本申请的实施例，提供了一种光纤电流传感器，包括：反射式光学电流传感头、第一自聚焦透镜、第二自聚焦透镜、第三自聚焦透镜、光纤耦合器、格兰棱镜、沃拉斯通棱镜、激光器、第一探测器和第二探测器；

所述第一自聚焦透镜和所述第二自聚焦透镜设在所述反射式光学电流传感头的同一侧；

所述激光器、所述格兰棱镜、所述光纤耦合器和所述第一自聚焦透镜依次并排放置；

所述第一探测器、所述第二探测器、所述沃拉斯通棱镜、所述第三自聚焦透镜和所述第二自聚焦透镜依次并排放置；

所述光纤耦合器与所述第一自聚焦透镜通过光纤连接；

所述第三自聚焦透镜与所述第二自聚焦透镜通过光纤连接；

所述反射式光学电流传感头包括：螺线管和所述螺线管内的圆柱形石英玻璃；

所述圆柱形石英玻璃上下两面都设有反射膜。

可选的，所述螺线管的内径为30mm，所述螺线管的外径为50mm，所述螺线管的长度为270mm。

可选的，所述螺线管上的环形导线的匝数为1500。

可选的，所述圆柱形石英玻璃置于所述螺线管的轴线上。

可选的，所述圆柱形石英玻璃的横截面直径为30mm，所述圆柱形石英玻璃的轴向长度为500mm。

可选的，所述圆柱形石英玻璃内设有与所述圆柱形石英玻璃的轴线平行的圆柱形石英晶体，所述圆柱形石英晶体的直径为0.1mm，所述圆柱形石英晶体的数量为100。

可选的，所述圆柱形石英晶体在所述圆柱形石英玻璃内呈10*10的正方形阵列，所述圆柱形石英晶体之间的最短距离为2mm，最长距离为3.5mm。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种光纤电流传感器，由激光器发出的光经由格兰棱镜，变为线偏振光；光纤耦合器连接光纤，使线偏振光最大限度地耦合到光纤中去；接下来的自聚焦透镜将线偏振光平滑且连续地汇聚成柱状光线，然后光线进入到反射式光学电流传感头中；光线在反射式光学电流传感头中发生法拉第效应，使光线的偏振态发生变化，从反射式光学电流传感头中射出后，经由两个自聚焦透镜进入到沃拉斯通棱镜中，变为两条光线射出，分别由探测器接收后转换为电流信号；最后再对两路信号运算，得到光波偏振态夹角的准确值。本申请提供的一种光纤电流传感器，由于设置了反射式光学电流传感头，减小了线性双折射对测量结果的影响，可以得到光波偏振态夹角的准确值，进而可以对小电流进行准确的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例示出的一种光线电流传感器的结构图；

图2为本申请实施例示出的圆柱形石英玻璃的横截面图；

图3为本申请实施例示出的圆柱形石英玻璃的轴向截面图。

图示说明：