光纤电流传感器的传感头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种光纤电流传感器的传感头，技术特征在于：两根同种等长的单模光纤以多匝环绕方式对称固定在一个正方形的磁致伸缩材料的上下表面上，环绕方向相互垂直，两个表面呈现正交网状；所述的光纤环绕匝数在磁致伸缩材料表面时为奇数匝，沿伸在正方形的磁致伸缩材料外部的环绕光纤匝数为偶数匝；所述单模光纤的输出输入端口和上一个面的输出输入端在正方形的磁致伸缩材料上的位置一一对应在材料的同一个角。有益效果：本装置简单、小巧、易实现且成本非常低廉，有传统电磁式传感器无法比拟的优点；最后该设计使得装置在挂网运行上方便、简单、易操作，且末端有成熟的马赫曾德解调技术，易实现应用。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光纤电流传感器的传感头，涉及光纤传感器领域。
技术介绍
光纤电流传感器是传感器领域的一个重要研究方向。在电力工业中，要对输电线 路的电压、电流、功率等参数进行测试，但是传统的电磁式传感器面临高压、非绝缘 以及电磁干扰等问题进行测量，给电学敏感元件带来了危险，也使得测量系统的结构 复杂、成本高昂。为此，结构简单、安全可靠、成本低廉的高压电流传感器成为研究 热点，全光纤高压电流传感器具备这些优点，成为研究热点之一。目前光纤电流传感器使用的测量方法主要有光的偏振态测量法、光的干涉测量法和波长调制测量法。光的偏振态测量主要基于法拉第磁光效应，使用磁光晶体(如BGO 晶体)对光的偏振态进行测量，是其中研究相对成熟的传感器，已经有商品应用。但 是受材料本身性质的影响，其测量范围和精度都受到限制，并且安装困难。光的干涉 测量法主要是利用外场改变相干光的光程差进行测量，主要有基于迈克耳逊干涉仪的 测量和基于马赫增德干涉仪的测量。波长调制测量法是对光的波长进行测量从而获取 外场信号的测量方法。主要有基于光纤光栅和法布里一珀罗干涉仪的测量，用到波长 解调技术。这几种传感器虽然理论上能满足测量要求，但是其对外部环境要求较高， 在实际应用中由于无法克服外界环境的干扰问题，特别是温度、振动的影响，所以这 一直困扰着光纤电流传感器的发展。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本技术提出一种光纤电流传感器的传感头，是一种集温度和振动补偿为一体的光纤电流传感器的传感头。技术方案本技术的技术特征在于两根同种等长的单模光纤以多匝环绕方式对称固定 在一个正方形的磁致伸縮材料的上下表面上，环绕方向相互垂直，两个表面呈现正交 网状；所述的多匝环绕方式为光纤从正方形的磁致伸縮材料边沿平行于边开始第一 匝，下一匝回环过来平行于上一匝沿材料从外到里继续环绕，依次重复到正方形的磁 致伸縮材料的中间后，光纤的回环方向改向另一侧，从正方形的磁致伸縮材料中间依 次往边沿环绕与上半部形成对称环绕方式；所述的光纤环绕匝数在磁致伸縮材料表面 时为奇数匝，沿伸在正方形的磁致伸縮材料外部的环绕光纤匝数为偶数匝；所述单模 光纤的输出输入端口和上一个面的输出输入端在正方形的磁致伸縮材料上的位置一一 对应在材料的同一个角。所述的单模光纤多匝环绕间距均匀，光纤匝束为5 100且布满正方形的磁致伸縮材 料表面。所述的单模光纤沿伸在材料外部的光纤与上个面的延伸光纤置于同一弧形上组成 一个圆形，两侧光纤束分别紧拢在一起，用包皮包裹，处于同一圆弧上，且和材料处 于同一平面内，形成轴对称。所述的正方形的磁致伸縮材料的边长为l~5cm，厚度为l~3mm。有益效果本技术提供的光纤电流传感器的传感头及其制作方法，设计上实现了完全对 称的结构，解决了这类传感器对外界温度和振动环境干扰而不稳定的问题，对利用马 赫曾德干涉仪测量提供了对称解调条件。其次该装置根据测量要求改变测量精度和测 量范围，可以通过改变磁致伸縮材料边长大小和粘贴光纤匝数来实现，优于传统电磁式传感器；然后该设计是全光纤结构，解决了电磁绝缘问题，特别是在高压领域优于 传统的电磁式传感器；再次该方法使得装置简单、小巧、易实现且成本非常低廉，有传统电磁式传感器无法比拟的优点；最后该设计使得装置在挂网运行上方便、简单、 易操作，且末端有成熟的马赫曾德解调技术，易实现应用。附图说明图1:本技术中光纤在正方形磁致伸縮材料表面的环绕方式图2:本技术中光纤在正方形磁致伸縮材料另一个表面的环绕方式图3:本技术实施例中光纤在正方形磁致伸縮材料表面的环绕方式图4:本技术实施例中光纤在正方形磁致伸縮材料另一个表面的环绕方式图5:本技术实施例立体图l-光纤；2-正方形的磁致伸縮材料具体实施方式现结合附图对本技术作进一步描述实施例1所述光纤电流传感器传感头的设计装置步骤为1、选取边长为2cm的正方形的磁致伸縮材料，厚度2mm; 2、将磁致伸縮材料的上下两表面进行平整光洁；3、截取两根同种等长的单模光纤4m，将其用酒精擦洗干净；4、将准备好的黏胶均匀涂到磁 致伸縮材料的一个表面，将其中一根光纤41匝环绕对称粘贴在材料一个表面上，待其 凝结；5、步骤4中粘贴的光纤稳定后，用另一根光纤在磁致伸縮材料的另一个表面重 复步骤4，只是光纤的粘贴方向要和前一面光纤的粘贴方向垂直，即两根光纤在两个表面是正交网状粘贴。所述选取边长为2cm的正方形的磁致伸縮材料，厚度2mm的步骤1，它包含以下步骤a、选取的磁致伸縮材料磁致伸縮系数和线性工作区间须满足测量要求，用超磁致伸縮材料Tbo.3oDyo.7()Fe,.95，工作的磁场线形区间为20毫特_100毫特，尺度为 20mmx20mmx2mm; b、磁致伸縮材料的磁致伸縮方向与正方形一边平行，与另一个 方向的边垂直；c、材料厚度选用2mm。所述将磁致伸縮材料的上下两表面进行平整光洁步骤2，它的实施过程为在磁 致伸縮材料的上下表面喷上脱脂液，擦拭干净。然后用加有水基酸表面清洁液的1000 号砂纸仔细打磨。最后再用碱性表面水基酸清洁液除去表面的酸性清洁液和细沙粒。所述截取同种等长的光纤4m，将其用酒精擦洗干净步骤3，它的实施过程为 a、选用温度特性均匀低损耗的单模光；b、光纤是适用于所用光波波段传输的光纤， 所用光源波长为632.8nm氦氖激光；c、截取的两根同种光纤长度都为4米。所述将准备好的黏胶均匀涂到磁致伸縮材料的一个表面，将其中一根光纤多匪环 绕对称粘贴在材料一个表面上待其凝结步骤4，实施过程为a、选用热膨胀小，凝固 强度大，结构稳定，不易老化变质的黏胶AB胶；b、黏胶均匀的涂在平整光洁后的磁 致伸縮材料表面；c、光纤环绕粘贴磁致伸縮材料表面时，粘贴匝数为41匝，粘贴在 材料上的光纤段与材料的一边(磁致伸縮材料的伸縮方向)平行，光纤间均匀、紧凑 且布满材料表面。沿伸在材料外部未粘贴在材料上的环绕光纤为40匝，按匝数对等分 成各20匝的两束对称分布于材料两侧，两侧光纤束分别紧拢在一起，用包皮包裹，处 于同一圆弧上，且和材料处于同一平面内，形成轴对称。所述粘贴的光纤稳定后，用另一根光纤在磁致伸縮材料的另一个表面重复步骤4， 只是光纤的粘贴方向(垂直于磁致伸縮材料的伸縮方向)要和前一面的光纤粘贴方向 垂直，即两根光纤在两个表面是正交网状粘贴步骤5实施过程为a、下一个粘贴面的 光纤粘贴要和上一个面的粘贴形式相同，但是光纤的输出输入端口和上一个面的输出输入端在材料上的位置一一对应，在材料的同一个角；b、沿伸在材料外部未粘贴的光纤与上个面的延伸光纤置于同一弧形上组成一个圆形，保持结构的对称性；C、在光纤的输入输出四个端口可都接上跳线方便使用。即完成了设计，得到了光纤电流传感器的传感头。实施例2所述光纤电流传感器传感头的设计装置步骤为1、选取边长为1.5cm的正方形的磁致伸縮材料，厚度1.5mm; 2、将磁致伸縮材料的上下两表面进行平整光洁；3、截 取两根同种等长的单模光纤3m，将其用酒精擦洗干净；4、将准备好的黏胶均匀涂到磁致伸縮材料的一个表面，将其中一根光纤31匝环绕对称粘贴在材料一个表面上，待其凝结；5、步骤4中粘贴的光纤稳定后，用另一根光纤在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤电流传感器的传感头，其特征在于：两根同种等长的单模光纤以多匝环绕方式对称固定在一个正方形的磁致伸缩材料的上下表面上，环绕方向相互垂直，两个表面呈现正交网状；所述的多匝环绕方式为：光纤从正方形的磁致伸缩材料边沿平行于边开始第一匝，下一匝回环过来平行于上一匝沿材料从外到里继续环绕，依次重复到正方形的磁致伸缩材料的中间后，光纤的回环方向改向另一侧，从正方形的磁致伸缩材料中间依次往边沿环绕与上半部形成对称环绕方式；所述的光纤环绕匝数在磁致伸缩材料表面时为奇数匝，沿伸在正方形的磁致伸缩材料外部的环绕光纤匝数为偶数匝；所述单模光纤的输出输入端口和上一个面的输出输入端在正方形的磁致伸缩材料上的位置一一对应在材料的同一个角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周王民，魏光虎，李文博，魏志武，刘德峰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]