[发明专利]一种用于多种电缆的光电式电流检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种用于多种电缆的光电式电流检测装置，其特征在于：上端盖与封装通过联接螺栓固定，封装与上端盖分别有半圆柱形槽一和半圆柱形槽二，定位螺栓通过上端盖上的螺纹孔转动旋入半圆柱形槽一和半圆柱形槽二，在封装上开有透光孔，在该透光孔的内部固定有与透光孔尺寸一致的起偏器，悬臂梁与封装的一个内表面固定连接，在悬臂梁的自由端靠近透光孔的侧面固定有检偏器，在悬臂梁的自由端远离透光孔的侧面固定有光电转换元件，在悬臂梁的下表面贴有压电层，在悬臂梁的上表面固定有永磁体，在封装与透光孔正对的内表面上固定有电路部分。

2.根据权利要求1所述的一种用于多种电缆的光电式电流检测装置，其特征在于：所述光电转换元件为光电二极管、光电三极管、光敏电阻或硅光电池。

3.根据权利要求1所述的一种用于多种电缆的光电式电流检测装置，其特征在于：所述悬臂梁的数目为大于等于1的正整数。

4.根据权利要求1所述的一种用于多种电缆的光电式电流检测装置，其特征在于：所述悬臂梁的形状为长条形、变截面长条形、T形、U形、V形、三角形或音叉形。

5.根据权利要求1所述的一种用于多种电缆的光电式电流检测装置，其特征在于：所述压电层由下电极、压电片和上电极组成。

6.一种采用如权利要求1所述的用于多种电缆的光电式电流检测装置的检测方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤(1)对电流检测装置进行调零；

步骤(2)确定被测电缆的芯数；

步骤(3)通过半圆柱形槽一和半圆柱形槽二将电流检测装置固定在被测电缆上，用联接螺栓锁紧上端盖与封装，通过上端盖上的螺纹孔旋入定位螺栓；

步骤(4)此时，被测电缆中的电流产生的磁场使永磁体受力，悬臂梁随之弯曲，检偏器的角度随之变化，其偏振方向随之变化，光通过透光口、起偏器与检偏器后，沿新的偏振方向有了新的分量，光电转换元件接收的光照度改变，光电转换元件的输出电压U₁随之改变；光电转换元件的输出电压U₁为交流电压，经过电路部分后，电路部分的输出电压U为直流电压，并且电路部分的输出电压U与被测电缆中电流的幅值I₀呈线性关系；

步骤(5)绕被测电缆的轴线旋转被测电缆或者电流检测装置，直至输出电流值最大的位置，此时的输出电流值就是被测电缆中电流的幅值I₀，被测电缆中电流的幅值I₀可以通过电路部分的输出电压U与电流检测装置的参数值K_S获得，公式如下：

I₀＝K_SU

对于直流电流：

KS=EIl2Σi=1n(-1)mμ0BrVxiziπ(xi2+zi2)2]]>

对于对称负载下的交流电流：

其中：E为悬臂梁的弹性模量，I为悬臂梁横截面对弯曲中性轴的惯性矩，l为悬臂梁的长度，当被测电缆内部第i芯为零线时m＝1，当被测电缆内部第i芯为火线时m＝2，μ₀为真空磁导率，B_r为永磁体剩余磁通量，V为永磁体体积，以通过永磁体5质心并垂直于永磁体上表面的直线为z轴、以通过永磁体质心、垂直于z轴并正交于被测电缆的直线为x轴建立坐标系，x_i、z_i为电路部分的输出电压U最大时，被测电缆内部第i芯在上述坐标系下的坐标，n为被测电缆的芯数，a为被测电缆中零线与地线的总数，ω为被测电缆内部通交流电时的电流角频率，t为时间，为被测电缆内部第i芯的初相位，为被测电缆内部所有芯在永磁体处的叠加交流信号的初相位。