[发明专利]基于光纤激光器和GMM的光纤电流互感器

说明书

基于光纤激光器和GMM的光纤电流互感器，涉及光纤电流互感器领域。解决了现有的光纤光栅电流互感器灵敏度低、测量精度低的问题。本发明包括耦合磁环、敏感单元和解调系统；敏感单元包括换能机构、GMM环和DFB光纤激光器；被测电流母线从耦合磁环内穿过，根据法拉第电磁感性原理，被测电流在耦合磁环内形成闭合交变磁场，进而使缠绕在耦合磁环上的感应线圈内感应出感应电流，感应电流所产生的磁场使GMM环产生应变，也使得粘贴在GMM环外周的DFB光纤激光器产生应变，此时，DFB光纤激光器输出的激光的中心波长改变；解调系统用于对敏感单元输出激光的中心波长进行解调，实现对被测电流的测量。主要用于电缆系统在线电流采集。

技术领域

本发明涉及光纤电流互感器领域。

背景技术

光纤电流传感器具有高精度、抗电磁干扰、适用于在线检测系统的优点，能切合电网向小型、便捷、数字化的方向发展的需求。超磁致伸缩材料(Giant MagnetostrictiveMaterial，GMM)和光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)相结合的电流传感器已经被普遍研究。

传统光纤光栅电流互感器多以条状GMM粘贴FBG作为传感单元，但是GMM的磁导率较低，与空气的磁导率相近，增加GMM棒的长度，相当于增大了磁路的气隙，GMM受到的磁场下降且更加不均匀，因此，导致其光纤光栅电流互感器的检测灵敏度低、测量精度低。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的光纤光栅电流互感器灵敏度低、测量精度低的问题，本发明提供了一种基于光纤激光器和GMM的光纤电流互感器。

基于光纤激光器和GMM的光纤电流互感器，包括耦合磁环、敏感单元和解调系统；敏感单元包括换能机构、GMM环和DFB光纤激光器；

被测电流母线穿过耦合磁环；

敏感单元中换能机构的感应线圈缠绕在耦合磁环上，用于产生感应电流，感应电流所产生的磁场使GMM环产生应变，同时使得粘贴在GMM环外周的DFB光纤激光器也产生应变，此时，DFB光纤激光器输出的激光的中心波长改变；其中，DFB光纤激光器的输出作为敏感单元的输出；

解调系统用于对敏感单元输出激光的中心波长进行解调，实现对被测电流的测量。

优选的是，换能机构包括导磁内框、非导磁外框、1号磁环、两个2号磁环、线滚和两个永磁体片；其中，导磁内框、1号磁环、两个2号磁环和GMM环构成闭合磁路；1号磁环的内径等于2号磁环的内径；

1号磁环、两个2号磁环和线滚同轴设置在导磁内框内，非导磁外框套固在导磁内框外；

导磁内框的上框开设通孔，1号磁环固定在导磁内框的上框的通孔处，与通孔连通；

导磁内框的左、右框上各设有一个永磁体片，用于提供偏置磁场；

导磁内框的下框上设置有线滚，其中，线滚的感应线圈作为换能机构的感应线圈，线滚的线轴导磁；

GMM环设置在两个2号磁环之间，其中，位于下方的2号磁环固定在线滚的上端面，位于上方的2号磁环的外壁与1号磁环的内壁接触。

优选的是，敏感单元还包括预紧压片和螺钉；预紧压片采用非导磁材料实现；

非导磁外框的上框开设有螺纹孔，螺钉与螺纹孔螺纹连接；

螺钉用于对设置在位于上方的2号磁环上的预紧压片进行挤压。

优选的是，预紧压片采用不锈钢或铜实现。

优选的是，非导磁外框采用不锈钢或铜实现、导磁内框采用铁氧体实现。