一种微型智能电流传感器及其制备方法与流程

1.本发明涉及电流传感器技术领域，具体涉及一种微型智能电流传感器及其制备方法。


背景技术：

2.电力工业是国家经济建设的基础工业，在国民经济建设中有举足轻重的地位。近年来随着各国经济的迅速发展，对电力的需求日益增大，电力系统的额定电压等级和额定电流都有大幅度的提高。电流和电压的测量在电力工业中起着极为重要的作用，它们为电力系统提供用电量、控制盒继电保护所必须的信息。在计量方面，要求测量装置具有很高的测量准确度及稳定性，而为了系统保护的需要，要求测量装置测试速度快、反应迅速。同时，系统运行的不间断性也对测量装置的可靠性及维护性提出了很高的要求。
3.目前，对电流的测量主要采用的是以电磁感应原理为基础的电流传感器，但是由于电磁式电流传感器结构、原理的特性，使得它存在以下几个致命的缺点：1.精度不高，误差一般都在0.3％以上；2.体积大、重量大、价格昂贵；3.存在电池干扰问题，在高压环境中，电磁式电流传感器的电流信号通过导线传输时将受到严重的电磁干扰，影响测量准确度；4.存在绝缘问题，充油的电磁式电流传感器使用在高压环境时，有可能发生绝缘击穿，从而引起对地短路或者突然爆炸的危险。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供了一种微型智能电流传感器，包括电路系统和光路系统，光路系统接收电路系统的光发射信号；电路系统包括激光器、传感头和光电探测器，光路系统包括光学探头；光电探测器接收并处理信号后传输给激光器，激光器发射的光信号经过传感头的处理传输到光学探头。
5.优选的，传感头包括准直器、棱镜、偏振器和磁光材料；磁光材料两端安装有偏振器，偏振器外端安装有棱镜，准直器和棱镜光连接。
6.优选的，光电探测器接收信号后经过放大及滤波发出直流或交流电信号模拟除法电路，模拟除法电路运算结果后经过a/d转换传输至激光器。
7.一种微型智能电流传感器的制备方法，其方法如下：
8.a.把磁光材料固定在有机玻璃底座上，清洗器件，粘合器件，等待胶凝固；
9.b.准直器封装，以有机玻璃为材料制作封装头，把自聚焦透镜侧面部分涂上万能胶放入封装头的小孔中，调整光路方向，固定实验装置并多次检查；
10.c.准直器与磁光材料一次耦合，清洗准直器、棱镜、偏振片和磁光玻璃的通光截面，放置、检查偏振片，在上胶之前先把光路调整一次，在调整时准直器中通入激光，在磁光晶体观察另一端光是否聚合，用光学胶粘合连接面，固定实验系统并多次检查；
11.d.磁光材料与第二只准直器耦合，预调后调整两部分器件各自光路方向，通过功率计选择耦合性能最佳位置后上胶微调，检查胶是否凝固。
12.本发明的有益效果：本发明通过对微型智能电流传感器的改进，具有结构紧凑、体积小巧、高绝缘性、高集成度、动态范围大、无磁滞后、廉价的优点。
附图说明
13.图1为本技术整体原理示意图。
14.图2为本技术整体流程结构示意图。
15.图3为本技术电路系统结构示意图。
16.图4为本技术传感头结构示意图。
17.图5为本技术信号处理示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
19.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
20.实施例一
21.一种微型智能电流传感器，包括电路系统和光路系统，光路系统接收电路系统的光发射信号；电路系统包括激光器、传感头和光电探测器，光路系统包括光学探头；光电探测器接收并处理信号后传输给激光器，激光器发射的光信号经过传感头的处理传输到光学探头。
22.传感头包括准直器、棱镜、偏振器和磁光材料；磁光材料两端安装有偏振器，偏振器外端安装有棱镜，准直器和棱镜光连接。磁光材料可选择顺磁光玻璃，激光器可选择具有多量子阱f-p腔的ysld6215型激光器，准直器可选择耐高压的光纤制成双芯光缆，偏振器可选择以二向性为原理制成的偏振片做起偏器与检偏器。
23.光电探测器接收信号后经过放大及滤波发出直流或交流电信号模拟除法电路，模拟除法电路运算结果后经过a/d转换传输至激光器。
24.一种微型智能电流传感器的制备方法，其方法如下：
25.a.把磁光材料固定在有机玻璃底座上，清洗器件，用酒精清洗磁光玻璃和底座的粘合面，并等待清洗面干燥；粘合器件，把万能胶的a、b两胶按1:1的比例配置，用笔和直尺在磁光玻璃粘合面边线中点作一标记，在酒精干燥后用胶粘合，粘合时使玻璃与底座内圆相切，切点为磁光玻璃的中点；等待胶凝固，万能胶夏天干燥的环境中凝固时间要6-7小时，冬天时间变长，如果时间紧急可用白炽灯加热。
26.b.准直器封装，以有机玻璃为材料制作封装头，其孔径比准直器横截面直径大0.5mm-1mm，如果过小准直器装入后不能调整方向，如果过大方向调整完后其稳固性会减小，以后试验中光路可能发生变化；把自聚焦透镜侧面部分涂上万能胶放入封装头的小孔
中，加万能胶时要避免胶加到自聚焦透镜的透光面上，以致影响通光效果；自聚焦透镜、封装头的横截面要平齐，如果透镜的截面在小孔中而未齐平，通光距离就会增加损耗就会加大，如果透镜的截面伸出超过了封装头的横截面，在以后调整中与其它物的接触面就会产生摩擦，表面变粗糙，通光效果就会受到影响；调整光路方向，准直器中通入激光，并投射到粘有白纸的接收屏上，通过屏上画点并沿直尺移动接收屏，使光在上下左右方向都无偏斜；固定实验装置并多次检查，光路调整好后用重量不大的物体放在封装头上将其固定，不能放比较重的物体以免将其压变形；以后每隔10分钟时间久作一次检查和微调整。
27.c.准直器与磁光材料一次耦合，用酒精清洗准直器、棱镜、偏振片和磁光玻璃的通光截面；放置、检查偏振片，把偏振片裁剪为6mm*6mm正方形，并且两个偏振片方向的夹角为80
°
，放置时要旋转检查以免成为170
°
夹角；预耦，在上胶之前先把光路调整一次，在调整时准直器中通入激光，在磁光晶体另一端观察光是否聚合，如果光是发散的，整个晶体侧面就会因光散射而成红色，如果是聚合的，晶体表面不变色且从截面能看到一个聚合的红色亮点；再调整准直器、偏振片和棱镜使红色亮点移向晶体横截面的中点或离中点不远的地方，然后把出射光投射到20cm以外的接收屏上观察是否出现双折射，如果有双折射，屏上会出现两个红色的光斑，这在磁光晶体的横截面上是很难观察到的，那么就继续调整上述三器件使之只有一个聚光点，并且晶体上的亮点仍在截面中点或中点附近不远处；用光学胶粘合连接面，把光学a、b胶按要求配置，搅动使二者融合，放置五分钟，让胶中的气泡消失并等待尘粒下沉到瓶底，待接合面的酒精干燥后把已配置完毕的光学胶放到连接面上，加上胶初始，光路会有微小变化，按预耦的方法继续调整；固定实验系统并多次检查，在上述步骤完成后把系统固定，并用质量较轻的物体放在准直器和棱镜上，每隔十分钟左右的时间应去检查一次并进行微调。
28.d.磁光材料与第二只准直器耦合，预调，把五维调节器的五个调节螺母都调节到处于中间刻度，以便加上传感头器件后每个螺母在两个方向上都能调试，然后用双面胶把耦合的两部份器件分别固定在两个调节器上试验性调节，使两器件在上下、左右的相对位置能相互变换；调整两部份器件各自光路方向，预调结束后，通过电烙铁用石蜡把器件固定在五维调节器上，然后分别调整两部份器件光路方向，其方法与准直器封装中方法调整一样；耦合，用酒精清洗接合面，旋转螺母调节相对位置，通过功率计选择耦合性能最佳位置；上胶、微调，接合面的酒精干燥后把光学胶加在接合面处，加胶后，输出光功率会骤然减少，此后就要用调节器多次微调，光功率计上显示的数字会逐渐变大，但不会再短时间上升到加胶前的数值，以后五分钟就微调一次，持续时间应在3小时以上，可以看到数字慢慢回到原来的值，检查胶是否凝固，在5-6小时后可检查接合面上光学胶是否凝固。
29.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
30.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
31.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
32.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
33.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。