光纖電流傳感器的傳感頭、光纖電流傳感器及其傳感系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測量電流或電壓的裝置領域，尤其涉及直流大電流光纖電流傳感裝置領域。
【背景技術】
[0002]光纖電流傳感器的主要原理是利用法拉弟的磁光效應，導體在流過電流時會在導體周圍產生一定大小的磁場，而光波在通電導體的磁場作用下，光的傳播發(fā)生相位變化，檢測光強的相位變化度，即可測出對應磁場的大小，通過換算也就可以得出電流大小。光纖電流傳感器具有絕緣性好、抗電磁干擾能力強、可同時檢測測交流電流和直流電流且精度高、安全性能好等優(yōu)點。隨著電力系統(tǒng)電壓等級不斷提高，光纖電流傳感器以其顯著的優(yōu)越性取代傳統(tǒng)的電磁式電流傳感器已成為必然趨勢。光纖電流傳感器的研制方案借鑒了光纖陀螺技術，它們的光路結構、檢測方法、關鍵技術等內容幾乎完全一樣，區(qū)別僅在于光纖電流傳感器和光纖陀螺的傳感頭不一樣，傳感頭成為光纖電流傳感器研制過程中的最大難點。
[0003]光纖電流傳感器的傳感頭包含光纖傳感部分及其外部的保護裝置，其中光纖傳感部分包含光纖1/4波片、傳感光纖、光纖端面反射鏡等光纖器件，用于感應電流信息，外部的保護裝置則由絕緣材料和鋁合金材料制作而成，用于封裝和保護傳感光纖。限制光纖電流傳感器產業(yè)化生產的主要問題是:因振動或轉動引起的Sagnac相位誤差，光纖中殘留的線性雙折射在溫度變化時引起的相位誤差等，作為光纖電流傳感器的重要部分的傳感頭，能夠消除或減小相位誤差，同時還能滿足用戶在設備母線不停電的狀態(tài)下實現安裝的，通常結構復雜，結構未標準化，不能通用，不便進行產業(yè)化生產。
【實用新型內容】
[0004]為了解決現有技術中的問題，設計一種光纖電流傳感器的傳感頭，該光纖電流傳感器的傳感頭采用分體式組裝結構，僅通過更換連接管，就可以組裝成不同規(guī)格的傳感頭，滿足不同電流母線的要求，同時實現現場母線帶電安裝的功能，生產制造安裝都方便。
[0005]為實現本實用新型的目的所采用的技術方案如下:
[0006]—種光纖電流傳感器的傳感頭，安裝在母線的外周，用于感應電流信息，該傳感頭包括:
[0007]傳感光纖，該傳感光纖包括第一傳感光纖和第二傳感光纖，所述第一傳感光纖和第二傳感光纖的一端熔接有半波片，另一端熔接有1/4波片，并且第一傳感光纖和第二傳感光纖同線繞制成環(huán)狀；
[0008]傳感環(huán)，用于封裝所述傳感光纖，該傳感環(huán)包括四個拐角結構、以及將四個拐角結構兩兩相連的連接管，所述拐角結構與所述連接管形成閉合環(huán)狀，所述拐角結構內設有光纖通道，該光纖通道與所述連接管連通形成閉合環(huán)形通道，其中至少一個拐角結構設有光纖引出通道；
[0009]絕緣支架，該絕緣支架固定裝設于所述母線外周，用于支撐固定所述傳感環(huán)。
[0010]優(yōu)選的，所述拐角結構包括相互配合的上蓋和下蓋，所述上蓋和下蓋分別設有半圓形凹槽，所述半圓形凹槽形成所述光纖通道。
[0011]優(yōu)選的，所述拐角結構具有兩個連接端，所述連接端設有定位結構。
[0012]進一步的，在所述光纖通道的出口處設置有光纖接頭鎖緊結構，用于保護光纖。
[0013]可選的，所述傳感光纖在所述傳感環(huán)內繞制一圈或多圈。
[0014]本實用新型還提供了一種光纖電流傳感器，該光纖電流傳感器采用了上述傳感頭。該光纖電流傳感器對電流敏感，對振動不敏感，可以消除Sagnac效應，環(huán)境適應性強。
[0015]本實用新型還提供了一種光纖電流傳感系統(tǒng)，該光纖電流傳感系統(tǒng)包括上述光纖電流傳感器，所述光纖電流傳感器連接一不銹鋼機箱，機箱內形成封閉空間，以裝設控制模塊、光路器件和電路板，所述控制模塊包括液晶顯示屏，液晶顯示屏用于顯示光纖電流傳感器的檢測信息。
[0016]進一步地，所述光纖電流傳感器為多個，所述液晶顯示屏可顯示多路光纖電流傳感器的檢測信息。
[0017]進一步地，所述控制模塊還包括存儲器和數據接口。
[0018]進一步地，所述機箱設置有散熱片，便于機箱內的熱量向外傳遞以實現自冷卻。
[0019]有益效果:本實用新型提供的光纖電流傳感器的傳感頭結構通用，僅通過更換連接管，就可以組裝成不同規(guī)格的傳感頭，滿足不同電流母線的要求，便于實現產業(yè)化生產，同時實現現場母線帶電安裝的功能。
[0020]同時，本實用新型提供的光纖電流傳感器的傳感頭對電流敏感、對振動不敏感，消除了 Sagnac效應，從而提高了環(huán)境適應性。
[0021]本實用新型提供的光纖電流傳感器和光纖電流傳感系統(tǒng)，由于采用了上述光纖電流傳感器的傳感頭，而該傳感頭設計為通用結構，使光纖電流傳感器和光纖電流傳感系統(tǒng)同樣具有便于生產制造和安裝的效果，同時還具有對電流敏感、對振動不敏感的效果。
[0022]另外，本實用新型提供的光纖電流傳感系統(tǒng)采用的全封閉的不銹鋼機箱，具有抗電磁干擾和防塵防污染的效果，進一步地，機箱可連接多個光纖電流傳感器，并且通過液晶顯示屏顯示多路數據，且運行數據可以利用存儲器保存一定時間(例如6個月)并且可以通過數據接口讀取。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型光纖電流傳感器的傳感頭的結構示意圖；
[0024]圖2為圖1中傳感環(huán)的剖面示意圖；
[0025]圖3為圖2中第一拐角結構的上蓋結構示意圖；
[0026]圖4為本實用新型中傳感光纖的示意圖；
[0027]圖5為本實用新型一實施例的機箱結構示意圖；
[0028]圖6為本實用新型另一實施例的機箱結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面根據附圖和實施例，對本實用新型的技術方案和有益效果作進一步闡述。
[0030]參照圖1和圖4，本實用新型提供的光纖電流傳感器的傳感頭安裝在大電流直流的母線100的外周，用于感應電流信息，該傳感頭包括傳感光纖400、傳感環(huán)200、以及絕緣支架300。參照圖4，傳感光纖400包括第一傳感光纖410和第二傳感光纖420，第一傳感光纖410和第二傳感光纖420的一端熔接有半波片430，第一傳感光纖410和第二傳感光纖420通過半波片430耦合連接，另一端熔接有1/4波片440，并且第一傳感光纖410和第二傳感光纖420以半波片430耦合端為起點，同線繞制成環(huán)狀，通過1/4波片440與傳感頭外部的傳輸光纖(圖未示)耦合連接。原理:當光波從傳輸光纖經過1/4波片440進入傳感光纖420，在第一傳感光纖410中為左旋圓偏振光，與磁場H方向相反，光速減慢；在第二傳感光纖420中經半波片430轉換為右旋圓偏振光，與磁場H方向相同，光速加快。振動時，產生Sagnac效應，光波在第一傳感光纖410光程變短，在第二傳感光纖420中則光程變長，Sagnac效應恰好完全抵消。
[0031]因此，本實用新型提供的光纖電流傳感器的傳感頭對電流敏感、對振動不敏感，消除了 Sagnac效應，從而提高了環(huán)境適應性。
[0032]參照圖1和圖2，用于封裝傳感光纖400的傳感環(huán)200，包括四個拐角結構210、以及將四個拐角結構210兩兩相連的連接管220，拐角結構210與連接管220形成閉合環(huán)狀，拐角結構210內設有光纖通道211，該光纖通道211與連接管220連通形成閉合環(huán)形通道，其中至少一個拐角結構210設有光纖引出通道212，本實施例中僅第一拐角結構201設有光纖引出通道212，其它三個拐角結構210結構完全一樣。第一傳感光纖4