基于十字形傳感頭設(shè)計的電流傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于十字形傳感頭設(shè)計的電流傳感器，包括導(dǎo)磁通路、永磁鐵、十字形傳感頭，所述導(dǎo)磁通路上開有兩個狹縫，所述兩個狹縫為狹縫A和狹縫B，所述永磁鐵放置于狹縫A內(nèi)，所述十字形傳感頭放置于狹縫B內(nèi)，所述十字形傳感頭包括傳感光柵、輔助光柵、超磁致伸縮材料，所述狹縫B的頂端平面和底端平面都垂直于傳感光柵的徑向，所述輔助光柵與傳感光柵的徑向相垂直，所述輔助光柵與傳感光柵都粘貼在超磁致伸縮材料上。本實用新型能夠徹底消除溫度對電流測量的干擾和影響，因此精確度高，誤差小，而且本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
【專利說明】
基于十字形傳感頭設(shè)計的電流傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及一種光學(xué)電流傳感器，具體設(shè)計一種溫度不敏感的電流傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的發(fā)明專利，公開號為CN 201310216371.9提出了利用雙磁路的方法實現(xiàn)了 溫度自動補償，但結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，成本高?，F(xiàn)有的實用新型專利，公開號為C N 201520758526.6，采用雙光柵匹配解調(diào)的方法對溫度進行補償，它將傳感頭放在導(dǎo)磁回路 側(cè)面開出的V型槽內(nèi)，不能完全補償溫度，因此測量電流不精確，誤差大。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的是克服現(xiàn)有產(chǎn)品中不足，提供一種基于十字形傳感頭設(shè)計的電 流傳感器。
[0004] 為了達到上述目的，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0005] 本實用新型的基于十字形傳感頭設(shè)計的電流傳感器，包括導(dǎo)磁通路、永磁鐵、十字 形傳感頭，所述導(dǎo)磁通路上開有兩個狹縫，所述兩個狹縫為狹縫A和狹縫B，所述永磁鐵放置 于狹縫A內(nèi)，所述十字形傳感頭放置于狹縫B內(nèi)，所述十字形傳感頭包括傳感光柵、輔助光 柵、超磁致伸縮材料，所述狹縫B的頂端平面和底端平面都垂直于傳感光柵的徑向，所述輔 助光柵與傳感光柵的徑向相垂直，所述輔助光柵與傳感光柵都粘貼在超磁致伸縮材料上。
[0006] 本實用新型的十字形傳感頭與狹縫B的頂端平面間距為0_，十字形傳感頭與狹縫 B的底端平面間距為0.2mm到Imm之間。
[0007] 本實用新型的所述導(dǎo)磁通路呈口字形。
[0008] 本實用新型的有益效果如下:本實用新型能夠徹底消除了溫度對電流測量的干擾 和影響，因此精確度高，誤差小，而且本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2為狹縫B處的放大示意圖。
[0011] 圖3為本實用新型的驗證溫度對電流測量的無誤差的方法。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步說明：
[0013] 如圖1、圖2所示，基于十字形傳感頭設(shè)計的電流傳感器，包括導(dǎo)磁通路1、永磁鐵4、 十字形傳感頭，所述導(dǎo)磁通路1上開有兩個狹縫，所述兩個狹縫為狹縫A5和狹縫B3，所述永 磁鐵4放置于狹縫A5內(nèi)，所述十字形傳感頭2放置于狹縫B3內(nèi)，所述十字形傳感頭包括傳感 光柵23、輔助光柵22、超磁致伸縮材料2,所述狹縫B3的頂端平面和底端平面都垂直于傳感 光柵23的的徑向，所述輔助光柵22與傳感光柵23的徑向相垂直，所述輔助光柵22與傳感光 柵23都粘貼在超磁致伸縮材料2上。所述十字形傳感頭與狹縫B3的頂端平面間距為Omm，所 述十字形傳感頭與狹縫B3的底端平面間距為0.2mm到Imm之間。所述導(dǎo)磁通路1呈口字形。 [0014]傳感光柵和輔助光柵如此放置的原因：使傳感光柵的徑向與磁場方向相同，而輔 助光柵的徑向與磁場方向垂直。
[0015] 原理描述:該電流傳感器在測量電流時，將導(dǎo)磁回路套在被測導(dǎo)線上，使得被測導(dǎo) 線由導(dǎo)磁回路內(nèi)部通過，導(dǎo)磁回路感應(yīng)被測電流，并在傳感頭處產(chǎn)生相應(yīng)的磁場。由于超磁 致伸縮材料僅在磁場方向上產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，因此，被測電流僅導(dǎo)致徑向與磁場方向垂直 的傳感光柵反射譜中心波長移動，不會導(dǎo)致徑向與磁場方向垂直的輔助光柵反射譜中心波 長移動，即傳感光柵對被測電流產(chǎn)生響應(yīng)，而輔助光柵不會產(chǎn)生反應(yīng)。在被測電流作用下， 傳感光柵和輔助光柵反射譜中心波長的移動量分別可表不為
[0016]
[0017]其中，a為常數(shù)，與導(dǎo)磁回路性能有關(guān)。
[0018] 傳感光柵和輔助光柵反射譜要求:傳感光柵和輔助光柵反射譜具有近似相同的反 射譜寬度，且當(dāng)被測電流為零時，兩光柵反射譜中心波長之間的間隔等于兩光柵反射譜寬 的 1/2。
[0019] 解調(diào)過程描述:寬帶光源產(chǎn)生的寬帶光經(jīng)環(huán)形器C后被傳感光柵反射，經(jīng)傳感光柵 反射后的光依次經(jīng)過環(huán)形器C和環(huán)形器D后被輔助光柵反射，經(jīng)輔助光柵反射后的光經(jīng)環(huán)形 器D后由光電探測器接收，光電探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電壓信號由示波器輸出。光電探測器 的輸出電壓改變量A V與傳感光柵和輔助光柵反射譜中心波長的相對移動量△ λ在一定范 圍內(nèi)呈線性，此線性關(guān)系可表示為
[0020] AV = bAAi2 = b(AAi-AA2) (2)
[0021] 其中，b為常數(shù)，與光電探測器的性能以及傳感光柵和輔助光柵的光譜有關(guān)，AA1 和A λ2分別為傳感光柵和輔助光柵反射譜中心波長的移動量。在被測電流的實際測量過程 中，環(huán)境溫度變化會改變傳感光柵和輔助光柵反射譜的中心波長，因此，A心和△ λ2為電流 和溫度共同作用的結(jié)果，可表示為
[0022]
[0023] 其中，Δ A11^P Δ λ2τ分別為溫度變化造成的傳感光柵和輔助光柵反射譜中心波長 的移動量。將公式(1)和(3)帶入公式(2)得
[0024] Λν=?3Λλ?2 = ?3(Λλιι+Λλπ·-Λλ2τ) (4)
[0025] 由于傳感光柵和輔助光柵具有相同的溫度響應(yīng)且處于相同的溫度環(huán)境下，所以△ λιτ= Δλ2Τ，從而公式(4)可以進一步表示為
[0026] AV = abI (5)
[0027] 公式(5)表明該電流傳感器的輸出電壓只與電流有關(guān)，而與溫度無關(guān)，因此該傳感 器徹底消除了溫度對電流測量的干擾和影響。
[0028] 本發(fā)明設(shè)計了新穎的"十字形"傳感頭結(jié)構(gòu)，十字形傳感頭包括傳感光柵、輔助光 柵、超磁致伸縮材料，輔助光柵與傳感光柵的徑向相垂直，所述輔助光柵與傳感光柵都粘貼 在超磁致伸縮材料上，該結(jié)構(gòu)使得傳感光柵和輔助光柵對被測電流的響應(yīng)不同，而對溫度 的響應(yīng)相同，從而結(jié)合雙光柵匹配解調(diào)的方法徹底消除了溫度對電流測量的影響。
[0029] 本實用新型能夠徹底消除了溫度對電流測量的干擾和影響，因此精確度高，誤差 小，而且本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0030] 需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的一種具體實施例。顯然，本實用新型 不限于以上實施例，還可以有許多變形。
[0031]總之，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所 有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 基于十字形傳感頭設(shè)計的電流傳感器，其特征在于，包括導(dǎo)磁通路（1)、永磁鐵(4)、 十字形傳感頭，所述導(dǎo)磁通路（1)上開有兩個狹縫，所述兩個狹縫為狹縫A(5)和狹縫B(3)， 所述永磁鐵(4)放置于狹縫A(5)內(nèi)，所述十字形傳感頭(2)放置于狹縫B(3)內(nèi)，所述十字形 傳感頭包括傳感光柵(23)、輔助光柵(22)、超磁致伸縮材料(2)，所述狹縫B(3)的頂端平面 和底端平面都垂直于傳感光柵(23)的的徑向，所述輔助光柵(22)與傳感光柵(23)的徑向相 垂直，所述輔助光柵(22)與傳感光柵(23)都粘貼在超磁致伸縮材料(2)上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于十字形傳感頭設(shè)計的電流傳感器，其特征在于，所述十字形 傳感頭與狹縫B(3)的頂端平面間距為Omm，所述十字形傳感頭與狹縫B(3)的底端平面間距 為0 · 2謹(jǐn)?shù)?謹(jǐn)之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于十字形傳感頭設(shè)計的電流傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)磁通 路（1)呈口字形。
【文檔編號】G01R19/32GK205665306SQ201620544846
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】張穎, 楊玉強
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)