[发明专利]一种基于反射延迟线的无线无源声表面波电流传感器

说明书

本发明公开了一种基于反射延迟线的无线无源声表面波电流传感器，所述声表面波电流传感器包括压电晶体基片(21)、叉指换能器(22)和声表面波反射型延迟线(23)；所述声表面波反射型延迟线(23)包括沿声表面波的传播方向上设置的第一短路栅反射器(231)、第二短路栅反射器(232)、第三短路栅反射器(233)；所述的第一反射器(231)与第二反射器(232)之间设置有磁致伸缩薄膜(24)。本发明具有高精度，高灵敏度，体积小，重量轻，功耗低的优点；具有良好的稳定性，能够快速响应，制作成本低；可实现无线无源测量方式，特别适合于高温高压及无人值守等极端应用环境，极具应用前景。

技术领域

本发明涉及声表面波器件领域，尤其是涉及一种基于反射延迟线的无线无源声表面波电流传感器。

背景技术

电流传感器在电力系统控制保护和监控中起着至关重要的作用。如今，电力系统中电网电压等级不断提高、容量不断增大，使得高灵敏度、高可靠性、抗电磁干扰性好的电流传感器成为其当下的发展需求。

传统的电流传感器主要是霍尔型和光纤型。霍尔型电流传感器的检测原理基于霍尔效应，如图1(a)所示，霍尔元件放置于磁芯开口气隙处，当导体流过电流时，在导体周围产生感应磁场，磁芯将磁力线集聚至气隙处，霍尔元件输出与气隙处磁场强度成正比的电压信号，以此评价导体电流。光纤型电流传感器的检测原理基于法拉第磁光效应，如图1(b)所示，由磁光材料制作的光纤环绕在通电导线上，通过光学调制器和接收处理终端测量光波在通过光纤时，其偏振面由于电流产生的磁场的作用而发生旋转的角度来确定被测电流的大小。

自1879年美国物理学家Edwin II.Hall在研究载流导体在磁场中导电性时发现了霍尔效应，霍尔电流传感器以其高精度，价格低廉，线性好，快速响应以及过载能力强等特点长久以来广泛应用于UPS电源、逆变焊机、变电站、电解电镀、数控机床、电网监控系统以及需要隔离检测的大电流监测之中。然而随着现代智能电网及工业自动化的发展，传统的霍尔传感器的直流工作供电、绝缘困难、精度易受偏移电流以及外界温度环境因素影响等问题也愈发突出。为应对这一问题，一种基于法拉第效应的光纤电流检测技术得到人们的关注，所谓法拉第效应是1846年法拉第发现在磁场作用下，偏振光通过介质时偏振方向发生旋转的法拉第磁旋光效应。随着光纤技术的发展，以此理论为基础的光纤电流传感器凭借其低污染，绝缘性好，灵敏度高等特点得到国内外的广泛关注。代表性的光纤电流传感器为全光纤型，结构简单，绝缘性好，灵敏度高，稳定性好，发展迅速，目前已有样机开始在国内挂网试用。但光学材料又存在制作与施工难度大，传感探头易碎，成本高等不足，推广难度大。总的来说，这两种应用于电流检测的传感器技术仍存在着诸多瓶颈，制约着其进一步的实际应用。因此，需要研究一种高可靠性、高稳定性的新技术新方法。

发明内容

本发明的目的，是为了克服现有技术的电流传感器检测精度低，灵敏度低，稳定性差的缺陷，提供了一种基于反射延迟线的无线无源声表面波电流传感器技术。该种结构的声表面波电流传感器既提高了电流检测精度，而且实现了无线无源的检测手段。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于反射延迟线的无线无源声表面波电流传感器。

所述声表面波电流传感器包括压电晶体基片(21)、叉指换能器(22)和声表面波反射型延迟线(23)；所述声表面波反射型延迟线(23)包括沿声表面波的传播方向上设置的第一短路栅反射器(231)、第二短路栅反射器(232)、第三短路栅反射器(233)；所述的第一反射器(231)与第二反射器(232)之间设置有磁致伸缩薄膜(24)。

作为所述装置的一种改进，所述磁致伸缩薄膜(24)采用铁钴、铁镍、或TbDyFe超磁致伸缩合金材料，利用套刻工艺以射频磁控溅射的方法在第一短路栅反射器(231)与第二短路栅反射器(232)之间进行镀膜制备。

作为所述装置的一种改进，所述磁致伸缩薄膜(24)采用薄膜、栅阵或点阵结构；