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专利名称：基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器,属于光电子测量技术领域。
背景技术：
罗氏线圈(Rogowski线圈)又叫电流测量线圈，是ー个均勻缠绕在非铁磁性材料上的环形线圏，不含铁芯，没有铁磁饱和问题，没有磁滞效应，能够急速的响应被测电流，具有低功率输出、结构简单、线性良好等优良特性，在许多大电流测量场合下，它都是敏感器件的首选对象。例如贾春荣，邸志刚，张庆凌等，“电流互感器传感头Rogowski线圈的研究与设计”，《高压电器》，2010年，第46卷，第3期，15-18。但是由于罗氏线圈感应的是电流的变化，它不能够直接感应感应电压。

发明内容
针对上述问题，本发明提供ー种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器，在高压电カ线路中接入ー个负载电阻，把罗氏线圈套接在电阻上，通过电阻中的负载电流与电阻值的乘积就是线路中的实时电压，通过罗氏线圈感应出负载电流的变化，从而实现对线路中电压的实时监测。本发明米用的技术方案ー种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器,包括外接光纤I，粘接点I 2,光纤Bragg光栅3,粘接点II 4,输出信号正极5,压电陶瓷6,输出信号负极7,罗氏线圈8,导线9,阻容10，地相母线11，A相母线12 ;光纤Bragg光栅3与外接光纤I相连，光纤Bragg光栅3通过粘接点I 2和粘接点II 4粘接在压电陶瓷6上，光纤Bragg光栅3与压电陶瓷6保持平行，罗氏线圈8通过输出信号正极5和输出信号负极7连接在压电陶瓷6上下两端，罗氏线圈8套在导线9上，导线9通过阻容10连接A相母线12、地相母线11构成回路。ー种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器的使用方法A相母线12、地相母线11与阻容10通过导线9连接，并构成回路，罗氏线圈8套在导线9上，罗氏线圈8把经过阻容的大电流线性的转化为低电压，利用压电陶瓷6的逆压电效应，当它上下两端加上电压时，压电陶瓷6左右两端膨胀，粘接在压电陶瓷6上的光纤Bragg光栅3发生移位，光纤Bragg光栅3通过外接光纤1，利用解调仪得到光纤Bragg光栅中心波长的移位值,利
用公式Δ.4 =哪—,公式中も为光纤Bragg光栅的中心波长，为波长移位
量 =0.22为有效弾-光系数，f为轴向应变量，α·为回路实际电流与罗氏线圈感应电动
势的标准比，Z为接入阻杭，F为与压电陶瓷的压电系数和拉伸结构有关的常量；可以计算出电压值，从而实现波长与电压的对应关系，这样就可以对电压进行实时监測。所述的外接光纤I，粘接点I 2，光纤Bragg光栅3，粘接点II 4，输出信号正极5，压电陶瓷6，输出信号负极7，罗氏线圈8，导线9，阻容10，地相母线11，A相母线12均为市售的普通元件。本发明的有益效果是本发明中罗氏线圈中不含铁芯无磁饱和、无磁滞效应；光纤Bragg光栅是电绝缘材料，具有很强的抗电磁干扰能力(EMI);具有极佳瞬态跟踪能力、响应电压变化能够达到#s级，同时，结构简单，测量准确。


图I为本发明的结构示意图。图中1_外接光纤，2-粘接点I，3-光纤Bragg光栅，4-粘接点II，5-输出信号正极，6-压电陶瓷，7-输出信号负极，8-罗氏线圈，9-导线，10-阻容，11-地相母线，12-A相母线。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，以方便技术人员理解。如图I所不一种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器,包括外接光纤I,粘接点I 2，光纤Bragg光栅3，粘接点II 4，输出信号正极5，压电陶瓷6，输出信号负极7，罗氏线圈8，导线9，阻容10，地相母线11，A相母线12 ;光纤Bragg光栅3与外接光纤I相连，光纤Bragg光栅3通过粘接点I 2和粘接点II 4粘接在压电陶瓷6上，光纤Bragg光栅3与压电陶瓷6保持平行，罗氏线圈8通过输出信号正极5和输出信号负极7连接在压电陶瓷6上下两端，罗氏线圈8套在导线9上，导线9通过阻容10连接A相母线12、地相母线11构成回路。一种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器的使用方法A相母线12、地相母线11与阻容10通过导线9连接，并构成回路，罗氏线圈8套在导线9上，罗氏线圈8把经过阻容的大电流线性的转化为低电压，利用压电陶瓷6的逆压电效应，当它上下两端加上电压时，压电陶瓷6左右两端膨胀，粘接在压电陶瓷6上的光纤Bragg光栅3发生移位，光纤Bragg光栅3通过外接光纤1，利用解调仪得到光纤Bragg光栅中心波长的移位值,利
用公式=为光纤Bragg光栅的中心波长，/u为波长移位
a-1 -Zama/lM
量，6 =0. 22为有效弹-光系数，E为轴向应变量，a为回路实际电流与罗氏线圈感应电动
势的标准比，Z为接入阻抗，r力与压电陶瓷的压电系数和拉伸结构有关的常量；可以计算出电压值，从而实现波长与电压的对应关系，这样就可以对电压进行实时监测。本发明测量技术的数学模型如下
光纤Bragg光栅均匀轴向应变引起的波长移位为
LAb = ^,s(l-(I)
式(I)中，Ag为光纤Bragg光栅的中心波长，AJj为波长移位量，Pe =0. 22为有效
弹-光系数，f为轴向应变量。而轴向应变量F可表示为如下
权利要求
1.ー种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器，其特征是包括外接光纤，粘接点I，光纤Bragg光栅,粘接点II,输出信号正极,压电陶瓷,输出信号负极，罗氏线圈，导线，阻容，地相母线，A相母线；光纤Bragg光栅与外接光纤相连，光纤Bragg光栅通过粘接点I和粘接点II粘接在压电陶瓷上，光纤Bragg光栅与压电陶瓷保持平行，罗氏线圈通过输出信号正极和输出信号负极连接在压电陶瓷上下两端，罗氏线圈套在导线上，导线通过阻容连接A相母线、地相母线构成回路。
2.ー种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器的使用方法，其特征是所述的ー种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器的使用方法是A相母线、地相母线与阻容通过导线连接，并构成回路，罗氏线圈套在导线上，罗氏线圈把经过阻容的大电流线性的转化为低电压，利用压电陶瓷的逆压电效应，当它上下两端加上电压时，压电陶瓷左右两端膨胀，粘接在压电陶瓷上的光纤Bragg光栅发生移位，光纤Bragg光栅通过外接光纤，利用解调仪得到光纤Bragg光栅中心波长的移位值，利用公式ん1￡=みぬ:I-巧),公式中も为光纤Bragg光栅的中心波长,为波长移位量 =0. 22为有效弹-光系数，为轴向应变量力回路实际电流与罗氏线圈感应电动势的标准比，Z为接入阻杭，Γ为与压电陶瓷的圧电手数和拉伸结构有关的常量，从而可以计算出电压值。
全文摘要
本发明涉及一种基于罗氏线圈的光纤Bragg光栅电压传感器，属于光电子测量技术领域。光纤Bragg光栅与外接光纤相连，光纤Bragg光栅通过粘接点和粘接点粘接在压电陶瓷上，光纤Bragg光栅与压电陶瓷保持平行，罗氏线圈通过输出信号正极和输出信号负极连接在压电陶瓷上下两端，罗氏线圈套在导线上，导线通过阻容连接A相母线、地相母线构成回路；本发明中罗氏线圈中不含铁芯无磁饱和、无磁滞效应；光纤Bragg光栅是电绝缘材料，具有很强的抗电磁干扰能力(EMI)；具有极佳瞬态跟踪能力、响应电压变化能够达到级，同时，结构简单，测量准确。
文档编号G01R19/00GK102721853SQ20121022411
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者李川, 蔡周春, 薛珍丽, 谢涛, 郭丹, 陈小勇 申请人:昆明理工大学