[发明专利]一种可自由绕制的光纤电流传感器敏感线圈及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤电流传感器敏感线圈及制造方法，特别涉及一种可自由绕制的光纤电流传感器敏感线圈及制造方法，属于敏感器设计技术领域。

背景技术

光纤电流传感器是一种基于法拉第磁光效应的光电传感器，由于其具有对高压绝缘、高安全性和可靠性、维护费用低等优势，因而具有很好的市场前景，特别是反射式光纤电流传感器，由于其具有较好的互易性，因此性能更优。在反射式光纤电流传感器中，敏感线圈内传输的左旋和右旋圆偏振光感应待测电流产生的磁场后会产生不同的相位变化，继而通过解调左旋和右旋圆偏振光波间的相位差得到待测电流的大小。为了保证电流测量的精度，需要开发高质量的敏感线圈。

2005年召开的第17次“Conference on Optical Fiber Sensors”中发表的文章“Fiber-optic dc current sensor for the electro-winning industry”公开了一种敏感线圈的制备方法，该方法将敏感光纤6固定在毛细管12内，并通过环氧环带13对毛细管进行固定，其截面如图1所示。该种方法所述的敏感线圈需要通过退火进行光纤去应力处理，退火需要很长的时间，并且会造成光纤变脆，从而使后续的熔接等处理变得艰难。

2008年公开号为CN101408559A的专利“一种反射式光纤电流传感器的敏感线圈的制备方法”公开了一种敏感线圈的制备方法，该方法在环形金属骨架上1加工阿基米德螺旋线形状的沟槽2，将敏感光纤6绕制在沟槽内，利用光纤膏进行填充固定，其截面如图2所示。该种方法采用金属骨架作为敏感光纤的载体，集成于高压设备中，具有一体化安装特点，需要在断开电流导体的情况下进行安装。这种敏感线圈不具有可变形状，只能具有固定的、预定的形状，且当敏感线圈直径较大时，不利于运输和安装。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种可自由绕制的光纤电流传感器敏感线圈及制造方法，该线圈可自由绕制，易于拆装，稳定性好，能够保证电流测量精度。

本发明的技术解决方案是：一种可自由绕制的光纤电流传感器敏感线圈，包括由保偏光纤、λ/4波片、敏感光纤和反射镜组成的光路主体、光纤保护套、毛细管、加强塑料基体、内护套和外护套，其中保偏光纤采用光纤保护套进行保护，敏感光纤外套有毛细管，毛细管内填充润滑剂，且毛细管两端端口通过胶体进行密封，敏感光纤两端分别连接λ/4波片的一端和反射镜，λ/4波片的另一端连接保偏光纤，光路主体通过粘合剂固定在加强塑料基体内，加强塑料基体外采用内护套紧密保护，内护套外采用外护套紧密保护，外护套为扁环形，在外护套（13）两端的外表面分别设有互相垂直的“L”形标记。

敏感光纤采用未经过高温退火处理的光纤。

毛细管采用聚四氟乙烯、聚四氟乙丙烯或PVC材料制成。

润滑剂采用硅油或粉末。

胶体采用紫外固化胶或硅橡胶。

光纤保护套采用硅胶材料。

粘合剂采用硅树脂。

加强塑料基体采用聚乙烯纤维、玻璃纤维或芳纶纤维增强塑料带。

内护套采用中密度聚乙烯材料制成。

外护套采用聚酰胺纤维制成，厚度为0.4～0.44mm。

一种可自由绕制的光纤电流传感器敏感线圈制造方法，具体的制造方法如下：

（1）采用聚乙烯纤维、玻璃纤维或芳纶纤维拉制出一条带有凹槽结构的加强塑料基体，选用线双折射率小于10^-6的光纤作为敏感光纤，选用线双折射率大于10^-5的光纤作为保偏光纤；

（2）将敏感光纤套入直径小于反射镜横截面宽度的毛细管，然后利用保偏光纤熔接机将敏感光纤的一端与保偏光纤通过λ/4波片连接，敏感光纤（8）的另一端与反射镜（9）相连，用粘合剂将λ/4波片固定在加强塑料基体的一端；

（3）将加强塑料基体垂直悬挂，使敏感光纤自然悬垂一段时间后，用粘合剂将反射镜固定在加强塑料基体的另一端；

（4）利用注射器将润滑剂注入到毛细管中，使润滑剂自动下流直到填满整个毛细管内腔；

（5）将加强塑料基体水平放置，用胶体将毛细管的端口密封，并将整个光路主体用粘合剂固定在加强塑料基体中；

（6）最后将内护套和外护套通过护套挤出机紧密挤塑在加强塑料基体上形成可自由绕制的敏感线圈，并在敏感线圈两端相应位置上印上相互垂直的“L”标记。

本发明与现有技术相比的优点在于：