[实用新型]传感光纤环

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于光纤电流传感器中的传感光纤环。

背景技术

目前交流大电流的测量一般采用电流互感器的方法，在超高压状态下，由于绝缘比较困难，超高压的电流互感器制作复杂，因而价格十分昂贵。而制作光纤的石英材料本身就是非常好的绝缘体，用光纤制成的光纤电流传感器来测量电流，理论上能够测量所有高压状态下的电流。所以一般认为光纤电流传感器是高压电流互感器的理想替代品。

光纤电流传感器是利用光的法拉第效应，即在被测量电流的外面绕上适当圈数的光纤，当导体内有电流流过时在其周围就产生对应的磁场，该磁场使得绕在导体外面的光纤内传输的光的偏振方向变化一定角度，这就是法拉第效应。检测出这个法拉第效应引起的角度变化量就能得到导体内对应的电流。其较传统电流传感器具有低成本，小体积，高可靠性等众多优点。参与法拉第效应的传感光纤环是电流传感器的重要组成部分，但光纤不像电缆那么牢固，所以如何固定传感光纤显得相当重要。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于光纤电流传感器中的传感光纤环，使其能减小传感光纤的性能受周围环境长期影响的程度，又能有效固定和保护传感光纤。

为解决上述技术问题，本实用新型的传感光纤环，包括弹簧状石英管和用于固定弹簧状石英管的绝缘容置器；弹簧状石英管的曲率小于使光纤改变其传输特性的曲率，其内固定放置传感光纤和传输光缆，其中传感光纤和传输光缆通过熔接工艺相连；绝缘容置器内设有固定放置弹簧状石英管的环状凹槽，环状凹槽的环心处设有通孔，用于套住被测导体，在绝缘容置器中环状凹槽的边缘处设有一沟槽，传输光缆通过沟槽引出以传输光信号。

本实用新型的传感光纤环，通过弹簧状石英管和用于固定弹簧状石英管的绝缘容置器，解决了光纤在使用过程中容易断裂或弯曲的程度过大影响光信号的精确度问题。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型的传感光纤环中的弹簧状石英光纤管示意图；

图2为本实用新型的传感光纤环中的弹簧状石英光纤管侧视图

图3为本实用新型的一具体环状石英光纤管水平展开示意图；

图4为本实用新型的一具体环状石英光纤管水平展开示意图；

图5为本实用新型的一具体绝缘容置器结构示意图；

图6为图5中绝缘容置器的水平截面示意图。

具体实施方式

本实用新型的光纤传感器包括弹簧状石英管和用于固定石英管的绝缘容置器，弹簧状石英管(见图1和图2)内固定放置传感光纤和传输光缆(这两者通过普通的熔接工艺相连)，且可以使用在传感光纤和传输光缆外加松套，在石英管内灌注硅橡胶或充绝缘油这三种方式将传感光纤和传输光缆固定在弹簧状石英管中，弹簧状石英管的内径根据光纤的具体情况而定，通常由传感光纤直径和是否另外套上护套或充油和充硅橡胶来决定，可以在200um至1000um范围内。弹簧状石英管的直径的选择要考虑到光纤被弯曲的程度(因曲率大，光纤的性能影响越大)，总的原则是在满足光信号的准确度要求和器件体积的限定下尽量选则直径大的弹簧状石英管，可为大于10cm，以尽量减少曲率过大对石英管内光纤传输性能的影响。弹簧状石英管中石英管的圈数根据具体应用中传感光纤和传输光缆的总长度和每圈的直径而定。同时因传感光纤环中包括用于传感的光纤和用于传输信号的光纤，两种是规格不尽相同，故弹簧状石英管的直径可以设计为从细到粗变化。根据变化的方式不同可分两种，一种是粗细部分自然过渡，即平滑过渡(见图3)；另一种是突变型(见图4)，这两部分的各自的尺寸(主要是指长度)与传感光纤和传输光缆的尺寸一致。传感光纤放置在较细部分的弹簧状石英管中，传感光纤外面可以带涂覆层，也可以不带涂覆层，具体型号和尺寸可根据具体情况选择，可以是125um标准直径的光纤，也可以是80um的小包层直径光纤。而一般传输光缆放置在石英环较粗部分中并加以固定，使得整个传感光纤的传感性能在石英环中不会受到震动等因素的影响。

本实用新型中用于固定弹簧状石英管的绝缘容置器(见图5和图6)，该绝缘容置器内设有用于放置并固定弹簧状石英管的环状凹槽，环状凹槽的环心处设有同圆心的通孔，用于套住被测导体，通孔和凹槽之间也可设有绝缘材料进行隔离。在绝缘容置器中环状凹槽的边缘处设有一引出传输光缆的沟槽，用于将光信号传输给电流传感器的其它组件。该沟槽的深度和宽度取决于光缆的尺寸，因为光缆在引出的部分如果弯曲过于严重的话，一是容易造成光纤的断裂，二是过大的曲率会使光纤内部产生应力，从而改变传输光的一些状态，而最终影响光信号的精确度。具体实施中，如传感光纤环垂直放置时，可以将沟槽与凹槽所在的圆相切引出直线，使其光纤感应到的信号最大程度的不受影响。如传感光纤环水平放置时，将沟槽的曲率设置的尽可能的小。该绝缘容置器可以固定在电流传感器的其他组件上，以较少装置的体积，其同时也能有效地保护整个环状石英环在使用过程中不受影响。具体使用在，将图1中的弹簧状石英管固定放置在图6中绝缘容置器的凹槽中，且将传输光缆从沟槽中引出，同时在整个光纤电流传感器装配过程中，可以将上述绝缘容置器固定在其他部件上。