[发明专利]基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器，属于光电子测量技术领域。

背景技术

罗氏线圈（Rogowski线圈）又叫电流测量线圈，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，不含铁芯，没有铁磁饱和问题，没有磁滞效应，能够急速的响应被测电流，具有低功率输出、结构简单、线性良好等优良特性，在许多大电流测量场合下，它都是敏感器件的首选对象。例如：贾春荣，邸志刚，张庆凌等，“电流互感器传感头Rogowski线圈的研究与设计”，《高压电器》，2010年，第46卷，第3期，15-18。但是由于罗氏线圈感应的是电流的变化，它不能够直接感应感应电压。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器，在高压电力线路中接入一个负载电阻，把罗氏线圈套接在电阻上，通过电阻中的负载电流与电阻值的乘积就是线路中的实时电压，通过罗氏线圈感应出负载电流的变化，从而实现对线路中电压的实时监测。

本发明采用的技术方案：一种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器，包括外接光纤1，粘接点                                                2，光纤Bragg光栅3，粘接点4，输出信号正极5，压电陶瓷6，输出信号负极7，罗氏线圈8，导线9，阻容10，地相母线11，A相母线12；光纤Bragg光栅3与外接光纤1相连， 光纤Bragg光栅3通过粘接点2和粘接点4粘接在压电陶瓷6上，光纤Bragg光栅3与压电陶瓷6保持平行，罗氏线圈8通过输出信号正极5和输出信号负极7连接在压电陶瓷6上下两端，罗氏线圈8套在导线9上，导线9通过阻容10连接A相母线12、地相母线11构成回路。

一种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器的使用方法：A相母线12、地相母线11与阻容10通过导线9连接，并构成回路，罗氏线圈8套在导线9上，罗氏线圈8把经过阻容的大电流线性的转化为低电压，利用压电陶瓷6的逆压电效应，当它上下两端加上电压时，压电陶瓷6左右两端膨胀，粘接在压电陶瓷6上的光纤Bragg光栅3发生移位，光纤Bragg光栅3通过外接光纤1，利用解调仪得到光纤Bragg光栅中心波长的移位值，利用公式，公式中为光纤Bragg光栅的中心波长，为波长移位量，=0.22为有效弹-光系数，为轴向应变量，为回路实际电流与罗氏线圈感应电动势的标准比，Z为接入阻抗，为与压电陶瓷的压电系数和拉伸结构有关的常量；可以计算出电压值，从而实现波长与电压的对应关系，这样就可以对电压进行实时监测。

所述的外接光纤1，粘接点2，光纤Bragg光栅3，粘接点4，输出信号正极5，压电陶瓷6，输出信号负极7，罗氏线圈8，导线9，阻容10，地相母线11，A相母线12均为市售的普通元件。

本发明的有益效果是：本发明中罗氏线圈中不含铁芯无磁饱和、无磁滞效应；光纤Bragg光栅是电绝缘材料，具有很强的抗电磁干扰能力（EMI）；具有极佳瞬态跟踪能力、响应电压变化能够达到级，同时，结构简单，测量准确。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-外接光纤，2-粘接点，3-光纤Bragg光栅，4-粘接点，5-输出信号正极，6-压电陶瓷，7-输出信号负极，8-罗氏线圈，9-导线，10-阻容，11-地相母线，12-A相母线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，以方便技术人员理解。

如图1所示：一种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器，包括外接光纤1，粘接点2，光纤Bragg光栅3，粘接点4，输出信号正极5，压电陶瓷6，输出信号负极7，罗氏线圈8，导线9，阻容10，地相母线11，A相母线12；光纤Bragg光栅3与外接光纤1相连， 光纤Bragg光栅3通过粘接点2和粘接点4粘接在压电陶瓷6上，光纤Bragg光栅3与压电陶瓷6保持平行，罗氏线圈8通过输出信号正极5和输出信号负极7连接在压电陶瓷6上下两端，罗氏线圈8套在导线9上，导线9通过阻容10连接A相母线12、地相母线11构成回路。