[发明专利]光纤光栅温度自补偿电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流传感器，特别是涉及一种光纤光栅温度自补偿电流传感器。

背景技术

电流传感器是一种在电力行业用途较广泛的传感器，也是智能化电网的基本传感器，其可以用于计量，也可以用于安全监测，是电力行业实施检测或监测的常用基本传感元件。

目前，电流传感器一般采用电子的方式，其不具有无源特性和远距离传输功能，而且抗干扰性能差、测量精度低、使用寿命短、可靠性低，且电子类电流传感器无法在高压环境下工作，存在漏电、爬电的危险，故该类电流传感器无法很好地解决行业内电流计量与监测问题。

为解决上述问题，中国发明专利申请说明书CN102778598A公开了一种光纤光栅温度自补偿电流传感器，包括固定架、悬臂梁、电磁铁、吸引件以及设在同一光纤上的第一光纤光栅和第二光纤光栅，所述的悬臂梁水平设置，一端为自由端，另一端为固定端，该固定端连接在固定架上，悬臂梁的中部设有弹性区，所述的光纤设在悬臂梁上，第一光纤光栅和第二光纤光栅分别位于悬臂梁的弹性区的上下两侧，所述的电磁铁设在固定架上，并位于悬臂梁的自由端下方，悬臂梁的自由端设有吸引件；被测电流通过电磁铁的线圈时，电磁铁对位于悬臂梁自由端的吸引件产生吸引力，使得悬臂梁产生挠度变化，位于悬臂梁弹性区上方的第一光纤光栅拉伸，位于悬臂梁弹性区下方的第二光纤光栅收缩，产生波长变化，通过第一光纤光栅和第二光纤光栅波长的变化量实现对电流的检测；当温度变化时，设在同一光纤上的第一光纤光栅和第二光纤光栅产生波长的变化量向同，实现温度自补偿。

但是，上述光纤光栅温度自补偿电流传感器存在以下缺陷：

1、该电流传感器中，被测电流通过电线进入电磁铁的线圈，经过电磁铁的电-磁的转换后吸住吸引件，而该电-磁转换过程会不可避免地产生误差，降低传感器对电流测量的准确性，且被测电流需流入传感器内部，从而降低可靠性；

2、该电流传感器中，悬臂梁自由端与固定端之间的间距较大，而悬臂梁因自由端下移所产生的挠度又较小，从而影响第一光纤光栅和第二光纤光栅的变形，最终降低电流传感器的灵敏度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无需传感器内部电-磁转换、测量精度高的光纤光栅温度自补偿电流传感器。

为实现上述目的，本发明提供一种光纤光栅温度自补偿电流传感器，包括悬臂梁和固定在悬臂梁上的第一光纤光栅、第二光纤光栅，所述悬臂梁依次包括固定端、变形部和自由端，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅分别位于变形部的上下两侧、且相互串联连接，所述固定端固定在一固定架上，自由端上设有一衔铁，还包括一固定在固定架上的导磁体，所述导磁体呈开口环状，该导磁体中间设有一容许被测导线穿过的空腔，所述导磁体两端之间设有一与空腔连通的缺口，且导磁体两端与衔铁端部之间均设有气隙。

进一步地，所述固定端的上下两侧均设有第一凸台，自由端的上下两侧均设有第二凸台，所述第一光纤光栅的两端分别固定在第一凸台和第二凸台上，所述第二光纤光栅的两端也分别固定在第一凸台和第二凸台上。

优选地，所述第一光纤光栅和第二光纤光纤通过一光纤相串联，所述光纤也固定在悬臂梁上。

进一步地，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅为两个波长不同的光纤光栅。

进一步地，所述变形部的厚度H小于固定端、自由端的厚度W。

优选地，所述导磁体为圆环形或方框形。

如上所述，本发明涉及的光纤光栅温度自补偿电流传感器，具有以下有益效果：

该电流传感器通过导磁体感应被测电线中被测电流的大小，克服了现有技术中因电磁铁内部的磁-电转换或电-磁转换而产生的误差，进而提高测量精度。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

图2为图1的A圈放大图。

图3至图5为图1的不同实施例。

图6、图7为本发明中悬臂梁不同实施例的结构示意图。

元件标号说明

1悬臂梁

11 固定端

111第一凸台

12 变形部

13 自由端

131第二凸台

14 加固部

15 间隙

2第一光纤光栅

3第二光纤光栅

4固定架

5衔铁

51 本体

52 被吸附部

6导磁体

61 空腔

62 缺口

63 上导磁件

631导磁部