光学电流传感器

摘要： 提出了一种基于径向偏振解调的线性光学电流传感器.采用集磁式传感头,由两块导磁板将气隙磁场引出,直通式光路由通光孔经过气隙磁场,不需要反射棱镜,根除了反射相移,有利于改善传感器的稳定性.采用径向偏振光栅将法拉第旋转角转换为环形光斑的同步转动,由四象限探测器对光斑定位得到待测电流.经理论分析和实验验证,传感器的测量模式与光强无关,法拉第旋转角测量范围为±43°,测量准确度0.2S级.%A linear optical current transducer (OCT) based on radial polarization demodulation was proposed. A magnetic concentration ring with an air gap was selected as the sensing head, in which two magnetizer plates were used to lead out the magnetic field of air gap, and the straight optical path passed through the air gap by light apertures. The reflecting prism was not needed so that the reflection-induced retardation was eliminated, which helped to improve the stability of the transducer. A radially polarized grating was employed to convert the Faraday rotation angle into the rotation of a circular facula, which was detected by a four-quadrant detector, and then the measured current could be obtained after signal processing. The theoretical analysis and experimental results show that this new OCT has a measurement range of ±43° in Faraday rotation angle and the advantage of optical power independent, meeting the national standard of 0.2S accuracy class.

摘要： First of all, the theoretical analysis was performed on the effect of temperature on the performance of the sensing element of rare earth-doped magneto-optical glass material for optical current transducer application. The effect comprises two aspects: the linear birefringence and the Verdet constant. The rare earth-doped glass temperature characteristics were studied, and the experimental results indicate that the linear birefringence of rare earth-doped glass increases with increasing temperature, while its magneto-optical sensitivity decreases. Secondly comparative experiments on various concentrations of rare earth dopant in the glass reveales that changes in the dopant concentration have no significant effect on the performance of magneto-optical glass. Finally, experiment on different length of glass shows that the longer the magneto-optical length, the greater the response for the exciting current.%从温度、掺杂Tb3+离子浓度和尺寸三个方面对稀土磁光玻璃的性能进行了研究。首先通过理论计算，得到温度对于稀土磁光玻璃在光学电流传感器中性能的影响，这一影响包括线性双折射和费尔德常数两方面。温度特性实验表明，温度上升引起稀土磁光玻璃线性双折射变大，光学电流传感器的磁光灵敏度降低。对不同稀土浓度的玻璃进行对比实验，发现稀土浓度的改变对磁光玻璃性能影响并不明显。不同玻璃长度特性实验表明，随着稀土玻璃长度增加，玻璃对于激励电流的响应增大。

摘要： 针对光学电流传感器测量电网故障信号的选线方式,以测量中压电网单相接地的故障电流为例,提出了一种对地故障信号检测的可行方案.文中通过利用LabVIEW与Matlab混合编程的方式,模拟了电网接地的故障电流,运用小波算法将测量的故障信号去除噪声,并分析了去噪信号的各谐波分量,以供五次谐波选线.经过仿真验证,证明了去噪后的故障信号真实可靠,分析出的谐波频率所占比重也真实地反映了故障信号的成分.

摘要： 温漂问题是制约集磁式光学电流传感器实用化的瓶颈之一,目前研究集中在光学器件温度特性分析与补偿方面,缺乏对传感头磁特性随温度变化的分析.实际应用中磁导率和气隙长度随温度变化,使气隙磁场强度改变并影响测量准确度,因此有必要对传感头磁特性随温度变化情况进行分析.本文分析了铁磁材料磁滞回线随温度变化的情况,并在J-A模型的基础上建立带温度系数的磁滞模型;提出热膨胀系数和磁致伸缩系数的近似表达式,修正了热膨胀和磁致伸缩对气隙长度的影响;最后建立集磁环附加温度参数和气隙参数的磁滞模型,分析磁特性随温度变化情况.基于该模型提出一种具有稳定温度特性的传感头设计方法,以铁基非晶合金为例进行了仿真和实验验证,二者结果吻合,证明了模型和设计方法的有效性.

摘要： 传统的光学电流传感器(OCT)基于法拉第磁光效应、马吕斯定律和偏振光光强解调模式,存在动态测量范围受到限制、非线性测量、易受线双折射和温漂等问题.通过提出一种基于会聚偏光干涉原理的新型OCT,将法拉第旋转角转换为干涉条纹的线性位移,用线阵CCD像机采集位移图样并由图像处理算法计算位移量,得到电流信号的实时数字量.采用磁光薄膜代替传统的磁光玻璃或磁光晶体,以降低线双折射对测量结果的影响.通过实验验证,新型OCT能够测量的法拉第旋转角达到±64.51°,线性度良好,并有效降低了线双折射和温漂的影响.

摘要： Aiming at the detection of dc current in the smart grid, the reflection and transmission light path structures are designed for optical current sensors.DC current monitoring experiments are performed with permanent magnetic thin films with different thicknesses of garnet magneto-optic material as the sensitive element of the sensor to study the stability and sensitivity of the sensor.The experimental results show that both structures achieves high sensi-tivity with garnet magneto-optic material with different thickness of the permanent magnetic thin films as sensitive ele-ment of sensor; the DOP of sensor has lesser variations with 2μm garnet material in the reflection structure and 1μm garnet material in the transmission structure as a sensitive element, which means that the system has good stability.%针对智能电网中直流的检测，设计了反射式和透射式两种光路结构的光学电流传感器，采用不同厚度的永磁薄膜的石榴石磁光材料作为传感器的敏感元件进行直流电流监测实验，以此对传感器的灵敏性与稳定性进行研究。结果表明，以不同厚度的永磁薄膜的石榴石磁光材料作为传感器的敏感元件，两种结构的传感器测量灵敏度均较高，在反射式结构中厚度为2μm的石榴石材料与透射式结构中厚度为1μm的石榴石材料作为敏感元件时，传感器的偏振度变化幅度较小，表明系统的稳定性较好。

摘要： 本文设计对称光程反射式光学电流传感器实验系统，使用COMSOL多模场耦合仿真软件对所设计的光学传感系统的传输场进行模拟仿真，得到对称光程反射式光学电流传感器对法拉第磁光效应的响应度，其理论灵敏度高于传统结构的灵敏度580倍。未来将基于所建立的实验系统对传感器的潜在应用做进一步的深入研究。%A new structure of optical current sensor is designed in this paper. The COMSOL software is used to simulate the transmission field of optical sensing system. The responsiveness of symmetry optical path reflection type optical current sensor to Faraday effect can be obtained by the simulation study. The results show that the sensitivity of current sensor of symmetry optical path reflection type optical is 580 times higher than the sensitivity of traditional linear type optical current sensor. Finally the influence rule of measuring result error caused by sensing area positional deviation is analyzed. Further study about potential application of optical current sensor will proceed based on the optical current sensing system of symmetry optical path reflection type .

摘要： 将光纤光栅(FBG)封装入以超磁致伸缩材料(GMM)与永磁体构成的传感基座内形成系统核心传感部件,并将其放置于电流形成的磁场中,构成电流传感器.利用光纤迈克尔逊干涉仪(MI)对FBG波长的变化进行解调,从而获得被测交流电流信号.实验结果表明,检测幅值100 A-2000 A的交变电流时,该传感器对交变电流具有良好的线性响应.

摘要： 光学电流传感器(OCS)的使用寿命无法从现场运行数据中获得,因此提出了基于加速老化试验的磁光玻璃型OCS寿命评估方法.对基于Faraday磁光效应原理的OCS的失效机理和失效模式进行了分析,提出了将插入损耗变化量作为其失效判据,并基于A/D转换器带来的OCS测量误差对失效判据进行了定量计算.以85°C作为加速热应力,设计了OCS的加速老化试验方案,并对试验数据进行了分析.分析结果表明:在95％的置信度水平下,被测的OCS在常态温度下的预计使用寿命为22 a.

摘要： 光学电流传感器由其良好的安全性和抗干扰性能等优点引起了广泛关注,已逐步成为替代传统电磁式电流互感器的先进电流传感设备.然而,基于法拉第磁光效应的光学电流传感器目前在测量稳定性与可靠性方面受到很大的限制,这主要归因于这种传感器技术存在较大的线性双折射等和较低的灵敏度等因素的影响.针对此问题,本文设计了对称光程反射式光学电流传感器实验系统.使用COMSOL多模场耦合仿真软件对所设计的光学传感系统的传输场进行了模拟仿真,得到对称光程反射式光学电流传感器对法拉第磁光效应的响应度,其理论灵敏度高于传统结构580倍.未来将基于所建立的实验系统对传感器的潜在应用进行进一步的深入研究.

摘要： 随着电力系统的发展，系统容量不断增加，电网运行电压等级也越来越高，传统电流互感器缺点凸显，光学电流传感器的研究得以发展。传统磁光玻璃由于存在应力双折射和较小的Verdet系数，成为了光学电流传感器发展的瓶颈。采用新型MR3-2磁光玻璃作为光学电流传感器的磁光介质，由于其在加工过程中消除了应力双折射，同时拥有较大的Verdet系数，研究其响应特性，将有可能推动光学电流传感器的发展。通过法拉第磁光效应实验平台，对传感器在交流正弦激励下的响应特性进行了实验研究，响应特性包括：响应波形、幅值特性、频率特性、温度特性。通过实验研究得到：采用此种新型磁光介质的光学电流传感器具有优良的响应波形和幅值特性，而其频率特性不甚理想。在不同温度范围内，响应幅值随温度的变化率基本一致。

摘要： 传统磁光玻璃是光学电流传感器发展的瓶颈.采用MR3-2磁光玻璃作为光学电流传感器的磁光介质,研究其响应特性,将有可能推动光学电流传感器的发展.通过法拉第磁光效应实验平台,对传感器在交流正弦激励下的响应特性进行了实验研究,响应特性包括:响应波形、幅值特性、频率特性、温度特性.通过实验研究得到:采用此种新型磁光介质的光学电流传感器具有优良的响应波形和幅值特性,而其频率特性不甚理想.在不同温度范围内,响应幅值随温度的变化率基本一致.

摘要： 本文对光学电流传感器的检测方法及小角近似误差进行了探讨。光学电流传感器(Optical Current Transducer，OCT)在电流测最领域具有明显的优越性，它基于法拉第效应，通过测量线偏振光通过被测电流所致磁场时偏振角旋转的角度θ，来得到与θ成线性关系的电流值I。

摘要： 该文综述了光学电流传感器的研究及应用状况，指出了目前存在的问题及今后的发展趋势。

摘要： 本发明提供一种安装、拆卸作业简单且容易的电流传感器。因此，本发明的电流传感器（1）从外部计测在被包覆的电线（80a、80b、80c）中流动的电流。特别是，包括：传感器主体（10），其内装有电流传感器元件，并列设置有可分别将至少两根所述电线插入的切口形状的插入槽（22a、22b、22c）；保持单元即防脱用基座（70），其能够将插入所述插入槽（22a、22b、22c）中的所述电线（80a、80b、80c）保持在所述插入槽（22a、22b、22c）的底面。

摘要： 本发明公开了一种智能电流传感器，包括：至少一个电流采集器，其环绕在电流采集点处的线路上，用于采集该点处的直流或交流电流；模数转换器，其与各电流采集器连接，用于将当前接收到的直流电流信号或交流电流信号进行模数转换；第一处理器，其与模数转换器连接，用于将从各电流采集器处获得的直流电流数据或交流电流数据进行采集器位置标记处理后打包，得到相应的电流输出信息，在利用预设的传感器通讯地址使得当前第一处理器与外部第二处理器通讯连接后，将电流输出信息传输至第二处理器中。本发明传感器结构小巧、接线拓扑简单、抗干扰能力强，便于分布式应用。

摘要： 本发明涉及用于电流传感器(10)的传感器组件，其具有霍尔元件(30)和用于霍尔元件(30)的保持器(20)。保持器(20)是刚性的并且包括用于霍尔元件(30)的接纳区(24)，霍尔元件(30)以小公差接纳于接纳区中。传感器组件还具有两个用于磁芯(16)的支撑表面(22)。本发明还涉及具有这种传感器组件和磁芯(16)的电流传感器(10)，该磁芯具有至少一个间隙(S)，保持器(20)布置在该间隙中，从而霍尔元件(30)垂直于磁场线穿过间隙(S)所沿的方向延伸。本发明还涉及用于这种电流传感器(10)的保持器(20)，所述保持器的特征在于，它由机械硬质的非磁性材料，优选硬塑料或合成玻璃构成。最后，本发明涉及用于组装电流传感器(10)的方法。

摘要： 提供高精度地进行电流传感器的良好与否判断并且降低尺寸和成本的电流传感器、具有该电流传感器的逆变器。一种直流电流传感器(380)，检测被提供给驱动交流电动机(200)的多个逆变器(300、301)的直流电流，上述交流电动机(200)具有定子的绕组按照每相而独立的绕组并且对每个独立绕组分别施加电压，在该直流电流传感器(380)中，多个逆变器具有连接各个P母线的P连接线(150)、连接各个N母线的N连接线(160)，直流电流传感器(380)具有包围P连接线与N连接线的芯，统一地检测进出P母线与N母线的电流，由此能够采用小容量的电流传感器，改善传感器精度，并能够高精度地进行电流传感器的良好与否的判断。

摘要： 本发明提供一种安装、拆卸作业简单且容易的电流传感器。因此，本发明的电流传感器（1）从外部计测在被包覆的电线（80a、80b、80c）中流动的电流。特别是，包括：传感器主体（10），其内装有电流传感器元件，并列设置有可分别将至少两根所述电线插入的切口形状的插入槽（22a、22b、22c）；保持单元即防脱用基座（70），其能够将插入所述插入槽（22a、22b、22c）中的所述电线（80a、80b、80c）保持在所述插入槽（22a、22b、22c）的底面。

摘要： 本发明公开了一种允许完全数字化实现控制电路的信号处理装置，从而通过完全集成在一ASIC上而降低成本。例如，可以通过电阻向磁场探测器提供一个给定频率的矩形电压，探测信号由一个或两个比较器来测取，且脉冲宽度由计数器来数字化地测量。此外，用于补偿电流的传统模拟末级用一个其前接有一σ－δ调制器的PWM末级来代替。与一给定同步信号(例如来自测量值处理)的同步是可能的。

摘要： 本发明涉及电流传感器元件、电流传感器单元和测量电流的方法。电流传感器元件(100)包括至少一个电阻部段(106)，所述至少一个电阻部段包括具有第一比电导率和第一温度系数的电阻材料；连接到电阻部段(106)的第一端的第一导电连接部段(102)，和连接到电阻部段(106)的第二端第二导电连接部段(104)，其中，第一和第二连接部段(102，104)各自具有高于电阻材料的第一电导率的第二比电导率和高于第一温度系数的第二温度系数，并且其中，第一和第二连接部段(102，104)是可连接的，以通过电阻部段(106)馈送待测量的电流(I)。第一导电连接部段(102)包括第一电压测量触点(116)，其中，第二导电连接部段(104)包括第二电压测量触点(118)和至少一个第三电压测量触点(120)，其中，第一、第二和第三电压测量触点(116，118，120)以第一和第二测量触点(116，118)之间的电阻小于第一和第三测量触点(116，120)之间的电阻的方式布置。

摘要： 本实用新型涉及一种线性薄膜磁阻传感器、线性薄膜磁阻传感器电路及闭环电流传感器与开环电流传感器，其包括种子层；参考层，位于种子层上，具有第一磁矩；非磁性隔离层，位于所述参考层上，将参考层与磁性自由层隔离；磁性自由层，位于非磁性隔离层上，具有第二磁矩，所述第二磁矩具有垂直于膜面的各向异性，且第二磁矩的方向与第一磁矩的方向相互垂直。本实用新型由于磁性自由层的第二磁矩具有垂直于膜面的各向异性，磁性自由层在平行于膜面的方向表现出极低的磁滞，并且较低的饱和场，使得形成磁阻传感器具有较高的灵敏度；磁滞小，精度和线性度高，线性范围可调，工艺简单，响应频率高，成本低，抗干扰性强和温度特性好。

摘要： 本实用新型公开了一种光纤电流传感器的传感头，该传感头包括：传感光纤、用于封装传感光纤的传感环、以及用于支撑固定传感环的绝缘支架，其中传感环包括四个拐角结构、以及将四个拐角结构两两相连的连接管，所述拐角结构与所述连接管形成闭合环状，所述拐角结构内设有光纤通道，该光纤通道与所述连接管连通形成闭合环形通道，其中至少一个拐角结构设有光纤引出通道。本实用新型还公开了采用该传感头的传感器及其传感系统。有益效果：本实用新型提供的光纤电流传感器的传感头和光纤电流传感器及其传感系统，由于采用了通用结构设计，仅通过更换连接管，就可以组装成不同规格的传感头，满足不同电流母线的要求，便于生产制造和安装。

摘要： 本发明公开了一种光学电流传感器用集成光路芯片及其光学电流传感器，所述集成光路芯片包括3×3光纤耦合器和2×2光纤耦合器；所述3×3光纤耦合器和所述2×2光纤耦合器通过两个传输臂连接，且其中一个传输臂上串接有偏振态转换器。本发明的集成光路芯片可大幅降低光学电流传感器成本、提高温度稳定性及抗机械振动，更重要的是可大幅提高光学电流传感器的规模化生产的能力。