一種基于制冷片的光纖光柵電流傳感器及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電流傳感器，具體涉及一種基于制冷片的光纖光柵電流傳感器及其檢測方法，其包括半導(dǎo)體制冷片、與半導(dǎo)體制冷片相接觸的測試光柵以及與測試光柵相串聯(lián)的補償光柵。本發(fā)明采用半導(dǎo)體制冷片作為檢測電流大小的原件，有效的避免了外界電磁的干擾，檢測的準(zhǔn)確性有效的提高尤適于在強磁場下的電流檢測。本發(fā)明采用光纖光柵作為信號傳感的通道，有更好的安全性并可避免因電源干擾產(chǎn)生的錯誤信息，更穩(wěn)定也更準(zhǔn)確。因此本發(fā)明可以有效增加電流傳感器的適用的環(huán)境范圍并提高磁環(huán)境下檢測的精確度。
【專利說明】一種基于制冷片的光纖光柵電流傳感器及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電流傳感器，具體涉及一種基于制冷片的光纖光柵電流傳感器。
[0002]本發(fā)明還涉及一種檢測電流的方法。
【背景技術(shù)】[0003]現(xiàn)有的電流傳感器均為基于閉環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器，利用了原邊導(dǎo)線的電磁場原理。霍爾效應(yīng)是指當(dāng)原邊導(dǎo)線經(jīng)過電流傳感器時，原邊電流Ip會產(chǎn)生磁力線①，原邊磁力線集中在磁芯②周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產(chǎn)生和原邊磁力線①成正比的大小僅幾毫伏的電壓，電子電路④可把這個微小的信號轉(zhuǎn)變成副邊電流Is⑤，并存在以下關(guān)系式:
電流傳感器的主要計算公式如下:
NpIp=NsIs ；計算原邊或副邊
Vm=RmI ；計算測量電壓
Vs=RsIs ；計算副邊電壓
VA=e+Vs+VM ；計算供電電壓
其中，e是二極管內(nèi)部和晶體管輸出的壓降，不同型號的傳感器有不同的e值。這里僅以ES300C為例，這種傳感器的匝數(shù)比NP/Ns=l/2000、標(biāo)準(zhǔn)額定電流值IPN=300A、供電電壓Va的范圍為±12疒±20V (±5%)、副邊電阻民=30 0，在雙極性(土VA)供電，其傳感器測量量程>100A且無防止供電電源意外倒置的保護二極管的情況。如e=lV。在上述條件下給定供電電壓\，計算測量電壓Vm和測量電阻RM，假設(shè):供電電壓VA=± 12-15V根據(jù)上述公式得:
測量電壓Vm=9.5V ；
測量電阻 Rm=Vm/Is =63.33 Ω ；
副邊電流Is=0.15A。
[0004]所以當(dāng)我們選用63.33 Ω的測量電阻時，在傳感器滿額度測量時，其輸出電流信號為0.15A，測量電壓為9.5V。
[0005]其中，Is—副邊電流；
Ip一原邊電流；
Np—原邊線圈匝數(shù)；
Ns一副邊線圈阻數(shù)；
Rs-副邊電阻；
Rm-原邊電阻；
NP/NS一β? 數(shù)比；
電流傳感器的輸出信號是副邊電流Is，它與輸入信號(原邊電流Ip)成正比，Is —般很小，只有10(T400mA。如果輸出電流經(jīng)過測量電阻RM，則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號。[0006]因此現(xiàn)有的電流傳感器不可避免的受到外部電磁場干擾，如:
<1>傳感器附近的外部電流大小及電流頻率是否變化；
<2>外部導(dǎo)線與傳感器的距離、外部導(dǎo)線的形狀、位置和傳感器內(nèi)霍爾電極的位置；
<3>安裝傳感器所使用的材料有無磁性；
<4>所使用的電流傳感器是否屏蔽；
<5>電磁兼容性。
[0007]電磁兼容性EMC(Electro-Magnetic Compatibility ),是研究電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求在同一電磁環(huán)境中的上述各種設(shè)備都能正常工作而又互不干擾，達到“兼容”狀態(tài)的一門學(xué)科?？臻g電磁環(huán)境的惡化越來越容易使電子元器件之間因互不兼容而引發(fā)系統(tǒng)的誤動作，因此電工、電子設(shè)備電磁兼容性檢測極有必要。
[0008]因此，在現(xiàn)有的電流傳感器不能避免外部電磁場對檢測結(jié)果的干擾時，就有必要開發(fā)出一種可以適用于有磁場干擾的環(huán)境下電流的檢測，尤適于在強磁場下的電流檢測裝置；有效增加檢測準(zhǔn)確性的新型電流傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種可以避免外部電磁干擾，具有廣泛環(huán)境適應(yīng)性，有效提高檢測精確度，測量穩(wěn)定并能與智能電網(wǎng)結(jié)合，實現(xiàn)遠程在線安全監(jiān)測的基于制冷片的光纖光柵電流傳感器。
[0010]本發(fā)明的目的還在于提供一種以避免外部電磁干擾，具有廣泛環(huán)境適應(yīng)性，有效提高檢測精確度，測量穩(wěn)定并能與智能電網(wǎng)結(jié)合，實現(xiàn)遠程在線安全監(jiān)測的基于制冷片的光纖光柵電流傳感器的電流檢測方法。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的光纖光柵電流傳感器包括半導(dǎo)體制冷片、與半導(dǎo)體制冷片相接觸的測試光柵以及與測試光柵相串聯(lián)的補償光柵。
[0012]進一步的，本發(fā)明所述的半導(dǎo)體制冷片為單級制冷片或多級制冷片。
[0013]進一步的，本發(fā)明的光纖光柵電流傳感器還包括自半導(dǎo)體制冷片引出的引線。
[0014]進一步的，本發(fā)明的光纖光柵電流傳感器還包括填充于半導(dǎo)體制冷片與測試光柵之間的導(dǎo)熱硅脂。
[0015]進一步的，本發(fā)明的光纖光柵電流傳感器還包括連接檢測光柵以及補償光柵的光纖，所述光纖的末端連接光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀。
[0016]本發(fā)明的電流檢測方法包括以下步驟:
步驟一:測試光柵和補償光柵外接光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀，確定初始中心波長；
步驟二:將所述測試光柵與半導(dǎo)體制冷片緊密接觸固定；
步驟三:將半導(dǎo)體制冷片與需檢測電源相連接，讀取光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀中的檢測中心波長；
步驟四:根據(jù)檢測中心波長與初始中心波長，通過公式計算溫差；
【權(quán)利要求】
1.一種基于制冷片的光纖光柵電流傳感器，其特征在于其包括半導(dǎo)體制冷片(I)、與半導(dǎo)體制冷片(I)相接觸的測試光柵(2)以及與測試光柵(2)相串聯(lián)的補償光柵(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于制冷片的光纖光柵電流傳感器，其特征在于所述的半導(dǎo)體制冷片(I)為單級制冷片或多級制冷片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于制冷片的光纖光柵電流傳感器，其特征在于其還包括自半導(dǎo)體制冷片(I)引出的引線(1-1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于制冷片的光纖光柵電流傳感器，其特征在于其還包括填充于半導(dǎo)體制冷片(I)與測試光柵(2)之間的導(dǎo)熱硅脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于制冷片的光纖光柵電流傳感器，其特征在于其還包括連接檢測光柵(2)以及補償光柵(3)的光纖(4)，所述光纖(4)的末端連接光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀。
6.—種使用權(quán)利要求1~5中的任意一項所述的基于制冷片的光纖光柵電流傳感器的電流檢測方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一:測試光柵(2)和補償光柵(3)外接光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀，確定初始中心波長； 步驟二:將所述測試光柵(2)與半導(dǎo)體制冷片(I)緊密接觸固定； 步驟三:將半導(dǎo)體制冷片(I)與需檢測電源相連接，讀取光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀中的檢測中心波長； 步驟四:根據(jù)檢測中心波長與初始中心波長，通過公式(I)計算溫差；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種使用基于制冷片的光纖光柵電流傳感器的電流檢測方法，其特征在于在步驟三之前對需檢測電源進行分電流處理并在步驟五中對檢測到的分電流值轉(zhuǎn)換成原電流值。
【文檔編號】G01R19/00GK103529270SQ201310445180
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】文繼華, 朱月紅, 亢俊健, 梁萍 申請人:石家莊經(jīng)濟學(xué)院