多量程式光學電流傳感器制造技術

多量程式光學電流傳感器，屬于光學電流測量技術領域。本發明專利技術為了解決現有光學電流傳感器僅僅適用于大電流的測量，用于測量小電流時，靈敏度和精度低的問題。它使光源發射的光束經第一偏振片獲得偏振光束，該偏振光束經半透半反鏡透射獲得透射光束b，和反射光束a，光束a經全反鏡后入射至低旋光系數光學玻璃，其出射光束入射至光束選擇部，經選擇后再經全反鏡、半透半反鏡和偏振片獲得偏振光束被光電探測器的光敏面接收；光束b經高旋光系數光學玻璃后入射至光束選擇部，經選擇后入射至半透半反鏡，透射獲得光束經過偏振片獲得偏振光束，該偏振光束被光電探測器的光敏面接收。本發明專利技術用于測量光學電流。

【技術實現步驟摘要】
多量程式光學電流傳感器
本專利技術涉及多量程式光學電流傳感器，屬于光學電流測量
。
技術介紹
現有的光學電流傳感器的設置形式為:在傳感頭中設置一塊旋光玻璃，當光束通過旋光玻璃時，待測電流產生的感應磁場會對光束產生作用，使光束發生偏振角旋轉，其旋轉角的大小與待測電流的大小有關，二者的相關系數稱為旋光系數。由于光學傳感頭采用的為低旋光系數的材料，因此需要較大的待測電流值才能引起較為明顯的光學物理量變化，這就導致了這種傳感頭僅僅適用于大電流測量，而在小電流測量時，測量結果的靈敏度和精度嚴重不足。由于在電網監測中，需要觀測的電流不僅僅是大電流，還包括小電流，這就對電網的光學測量設備提出了更高的要求。
技術實現思路
本專利技術目的是為了解決現有光學電流傳感器僅僅適用于大電流的測量，用于測量小電流時，靈敏度和精度低的問題，提供了一種多量程式光學電流傳感器。本專利技術所述多量程式光學電流傳感器，它包括光源、第一偏振片、第一半透半反鏡、高旋光系數光學玻璃、第一全反鏡、低旋光系數光學玻璃、光束選擇部、第二全反鏡、第二半透半反鏡、第二偏振片和光電探測器，光源發射的光束經第一偏振片透射后獲得偏振光束，該偏振光束經第一半透半反鏡透射后獲得透射光束b，該偏振光束經第一半透半反鏡反射后獲得反射光束a，反射光束a經第一全反鏡反射后入射至低旋光系數光學玻璃，低旋光系數光學玻璃的出射光束入射至光束選擇部，經光束選擇部選擇后入射至第二全反鏡，該第二全反鏡的反射光束經第二半透半反鏡反射后，再經過第二偏振片獲得偏振光束，該偏振光束被光電探測器的光敏面接收；透射光束b經高旋光系數光學玻璃透射后入射至光束選擇部，經光束選擇部選擇后入射至第二半透半反鏡，經第二半透半反鏡透射獲得的透射光束經過第二偏振片獲得偏振光束，該偏振光束被光電探測器的光敏面接收。所述光源為半導體激光器，所述半導體激光器的波段為632nm。所述光束選擇部由絕緣且不透光的材料制成，光束選擇部為長條板，長條板上設置兩個通光孔，兩個通光孔分別用于通過低旋光系數光學玻璃的出射光束和高旋光系數光學玻璃的出射光束，所述通光孔的直徑為光源發射的光束的直徑的I至5倍，兩個通光孔的間距小于兩塊光學玻璃的出射光束的間距。本專利技術的優點:本專利技術通過光束選擇部對光束的選擇通過，來實現對電流測量量程的改變，它能夠同時滿足對大電流和小電流的測量監測。本專利技術通過兩塊不同旋光系數的光學玻璃得到調制光束，再使光電探測器接收光束選擇部選擇的光束，獲得發生了偏振角旋轉的光束，并進一步獲得待測電流值。本專利技術裝置可廣泛應用于光學測量領域。本專利技術彌補了目前光學電流傳感器僅適用于某一范圍電流測量的短板，采用單一光源和光電探測器即可實現，減小了傳感裝置的體積并降低了成本。【附圖說明】圖1是本專利技術所述多量程式光學電流傳感器，當低旋光系數光學玻璃的出射光束經光束選擇部選擇通過的光路原理圖；圖2是本專利技術所述多量程式光學電流傳感器，當高旋光系數光學玻璃的出射光束經光束選擇部選擇通過的光路原理圖；；圖3是光束選擇部的結構示意圖；圖4是圖3的側視圖。【具體實施方式】【具體實施方式】一:下面結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述多量程式光學電流傳感器，它包括光源1、第一偏振片2、第一半透半反鏡3、高旋光系數光學玻璃4、第一全反鏡5、低旋光系數光學玻璃6、光束選擇部7、第二全反鏡8、第二半透半反鏡9、第二偏振片10和光電探測器11，光源I發射的光束經第一偏振片2透射后獲得偏振光束,該偏振光束經第一半透半反鏡3透射后獲得透射光束b，該偏振光束經第一半透半反鏡3反射后獲得反射光束a，反射光束a經第一全反鏡5反射后入射至低旋光系數光學玻璃6，低旋光系數光學玻璃6的出射光束入射至光束選擇部7，經光束選擇部7選擇后入射至第二全反鏡8，該第二全反鏡8的反射光束經第二半透半反鏡9反射后，再經過第二偏振片10獲得偏振光束，該偏振光束被光電探測器11的光敏面接收；透射光束b經高旋光系數光學玻璃4透射后入射至光束選擇部7，經光束選擇部7選擇后入射至第二半透半反鏡9，經第二半透半反鏡9透射獲得的透射光束經過第二偏振片10獲得偏振光束，該偏振光束被光電探測器11的光敏面接收。本實施方式用于測量電流時，需使兩塊光學玻璃的通光方向與待測導線12的電流方向垂直，并且待測導線12居中位于兩塊光學玻璃之間，兩塊光學玻璃均在待測導線12的電流產生的感應磁場作用下發生磁光效應，并被調制。移動光束選擇部7，分別使兩塊光學玻璃中一塊的出射光束通過，另一塊的出射光束被擋住。光電探測器11始終在動態的接收反射光束a或透射光束b被調制后最終輸出的光束，最后再通過處理器對光電探測器11的接收數據進行處理，來進一步判斷待測導線12的電流為大電流或小電流，低旋光系數玻璃由于對光的調制效果較弱，當待測電流大于500A時，則取通過低旋光系數光學玻璃6的出射光束對應的值為測量值，當待測電流小于500A時，則取通過高旋光系數光學玻璃4的出射光束對應的值為測量值。通常，將旋光系數在10?20rad/T.m范圍內的光學玻璃稱為低旋光系數光學玻璃，高旋光系數光學玻璃的旋光系數可達95.9rad/T.m。光束選擇部7可通過調整自身位移來選擇可通過光束，兩束光最終都被光電探測器11接收。反射光束a和透射光束b是完全相同的偏振光，具有相同的頻率、強度及偏振態。反射光束a和透射光束b最終入射到第二偏振片10和光電探測器11的角度相同。【具體實施方式】二:本實施方式對實施方式一作進一步說明，本實施方式所述光源I為半導體激光器，所述半導體激光器的波段為632nm。【具體實施方式】三:下面結合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式對實施方式一或二作進一步說明，本實施方式所述光束選擇部7由絕緣且不透光的材料制成，光束選擇部7為長條板，長條板上設置兩個通光孔，兩個通光孔分別用于通過低旋光系數光學玻璃6的出射光束和高旋光系數光學玻璃4的出射光束，所述通光孔的直徑為光源I發射的光束的直徑的I至5倍，兩個通光孔的間距小于兩塊光學玻璃的出射光束的間距。本實施方式所述的光束選擇部7的結構示意圖如圖3和圖4所示，其通光孔的直徑為R1，當光學電流傳感器測量大電流時，工作方式如圖1所示，當光學電流傳感器測量小電流時，工作方式如圖2所示。工作原理:本專利技術基于法拉第磁光效應，當一束線偏振光通過磁光材料時，在沿著光傳播方向的外加磁場作用下，光的偏振面發生旋轉。偏振面的旋轉角大小與外加磁場大小有關，而由于外加磁場大小直接取決于待測電流，因而可通過測得的偏振光的旋轉角大小獲得待測電流值。待測電流值與偏振光的旋轉角大小的關聯系數稱為旋光系數，由于不同種類玻璃的旋光系數不同，因而可采用高旋光系數的光學玻璃測量小電流，而采用低旋光系數的玻璃測量大電流。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多量程式光學電流傳感器，其特征在于，它包括光源（1）、第一偏振片（2）、第一半透半反鏡（3）、高旋光系數光學玻璃（4）、第一全反鏡（5）、低旋光系數光學玻璃（6）、光束選擇部（7）、第二全反鏡（8）、第二半透半反鏡（9）、第二偏振片（10）和光電探測器（11），光源（1）發射的光束經第一偏振片（2）透射后獲得偏振光束，該偏振光束經第一半透半反鏡（3）透射后獲得透射光束b，該偏振光束經第一半透半反鏡（3）反射后獲得反射光束a，反射光束a經第一全反鏡（5）反射后入射至低旋光系數光學玻璃（6），低旋光系數光學玻璃（6）的出射光束入射至光束選擇部（7），經光束選擇部（7）選擇后入射至第二全反鏡（8），該第二全反鏡（8）的反射光束經第二半透半反鏡（9）反射后，再經過第二偏振片（10）獲得偏振光束，該偏振光束被光電探測器（11）的光敏面接收；透射光束b經高旋光系數光學玻璃（4）透射后入射至光束選擇部（7），經光束選擇部（7）選擇后入射至第二半透半反鏡（9），經第二半透半反鏡（9）透射獲得的透射光束經過第二偏振片（10）獲得偏振光束，該偏振光束被光電探測器（11）的光敏面接收。

【技術特征摘要】
1.一種多量程式光學電流傳感器,其特征在于,它包括光源(I)、第一偏振片(2)、第一半透半反鏡(3)、高旋光系數光學玻璃(4)、第一全反鏡(5)、低旋光系數光學玻璃(6)、光束選擇部(7)、第二全反鏡(8)、第二半透半反鏡(9)、第二偏振片(10)和光電探測器(11)， 光源(I)發射的光束經第一偏振片(2)透射后獲得偏振光束,該偏振光束經第一半透半反鏡(3 )透射后獲得透射光束b，該偏振光束經第一半透半反鏡(3 )反射后獲得反射光束a, 反射光束a經第一全反鏡(5)反射后入射至低旋光系數光學玻璃(6),低旋光系數光學玻璃(6 )的出射光束入射至光束選擇部(7 )，經光束選擇部(7 )選擇后入射至第二全反鏡(8)，該第二全反鏡(8)的反射光束經第二半透半反鏡(9)反射后，再經過第二偏振片(10)獲得偏振光束，該偏振光束被光電探測器(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：申巖，于文斌，張國慶，郭志忠，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23