專利名稱：一種基于LPCT的壓電驅(qū)動式光纖Bragg光柵電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于LPCT的壓電驅(qū)動式光纖Bragg光柵電流傳感器，屬于光電子測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前電力系統(tǒng)中電壓等級越來越高、電流越來越大，采用傳統(tǒng)的電磁式電流互感器在線測量大電流的方法已經(jīng)不能滿足要求，電子式電流互感器(ECT)應(yīng)運而生。國際電工委員會在IEC60044-8《Electronic Current Transformer》中，將電子式電流互感器按照傳感機理分為三種:光學(xué)電流互感器(OCT)、低功率電流互感器(LPCT)、Rogowski線圈電流互感器。LPCT是常規(guī)感應(yīng)式電流互感器的發(fā)展，具有輸出靈敏度高、技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、易于大批量生產(chǎn)等特點；此外，由于其二次負荷較小，加上高導(dǎo)磁鐵心材料的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對大動態(tài)范圍電流的測量。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于LPCT的壓電驅(qū)動式光纖Bragg光柵電流傳感器，一次被測大電流通過LPCT和取樣電阻的集成單元線性地轉(zhuǎn)換為低電壓信號，低電壓信號加在疊堆型壓電陶瓷上，由于逆壓電效應(yīng)，疊堆型壓電陶瓷發(fā)生一個相對長度的左右伸縮變化，同時帶動光纖Bragg光柵變化，利用解調(diào)儀得到光纖Bragg光柵中心波長的移位值，實現(xiàn)對高壓一次側(cè)大電流的光學(xué)實時在線監(jiān)測。本實用新型的技術(shù)方案是:一種基于LPCT的壓電驅(qū)動式光纖Bragg光柵電流傳感器，包括LPCT、取樣電阻4、疊堆型壓電陶瓷5、光纖Bragg光柵6、光纖粘接點7和外接光纖8。LPCT連接取樣電阻4后通過導(dǎo)線連接至疊堆型壓電陶瓷5上下兩端，疊堆型壓電陶瓷5由若干片壓電陶瓷片物理串聯(lián)組成，光纖Bragg光柵6通過光纖粘接點7固定設(shè)置在疊堆型壓電陶瓷5中軸線的左右兩端，外接光纖8 一端與光纖Bragg光柵6連接，另一端與解調(diào)儀相連。所述LPCT包括一次繞組1、鐵芯2和二次繞組3。一次繞組1、鐵芯2和二次繞組3順次排列，二次繞組3與取樣電阻4連接后通過導(dǎo)線連接至疊堆型壓電陶瓷5上下兩端。本實用新型的工作原理是:一次被測大電流通過LPCT和取樣電阻4的集成單元線性地轉(zhuǎn)換為低電壓信號，低電壓信號加在疊堆型壓電陶瓷5上，由于逆壓電效應(yīng)，疊堆型壓電陶瓷5發(fā)生一個相對長度的左右伸縮變化，同時帶動光纖Bragg光柵6變化，因此，疊堆型壓電陶瓷5的應(yīng)變線性轉(zhuǎn)換為光纖Bragg光柵6的中心反射波長的移位，利用解調(diào)儀得到光纖Bragg光柵6中心波長的移位值，利用公式
Mg = _公式中I為光纖Bragg光柵6的中心波長u為波長移位量，
Pe =0.216為有效彈-光系數(shù)，貧為與疊堆型壓電陶瓷5的壓電系數(shù)和拉伸結(jié)構(gòu)有關(guān)的常量，w、Np分別為二次繞組3和一次繞組I的匝數(shù)，D為取樣電阻4阻值，從而可以計算出一次大電流。本實用新型的有益效果是:1、本電流傳感器可測量高壓一次側(cè)大電流，高壓側(cè)無需電源。2、本實用新型采用LPCT和取樣電阻的集成單元，極大地擴大了測量范圍。由于總的損耗很低，使得可在不飽和條件下高度準確地測量過電流直至短路電流，全偏移短路電流也可應(yīng)用。LPCT的尺寸可設(shè)計得比常規(guī)感應(yīng)式電流互感器體積小，而且測量和保護用互感器無需有差別，全部應(yīng)用范圍可使用單個(多用途)電流互感器。3、本實用新型采用的疊堆型壓電陶瓷由若干片壓電陶瓷片物理串聯(lián)組成，比普通壓電陶瓷片具有更優(yōu)的性能。4、本實用新型采用的光纖Bragg光柵是電絕緣材料，具有很強的抗電磁干擾能力(EMI)。5、理論計算表明，輸入信號從零躍變到額定值時，輸出信號從一個預(yù)期的定輸出值的10%上升至90%時所需的時間為10 HS。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的光纖Bragg光柵在疊堆型壓電陶瓷表面的固定示意圖；圖中各標號為:1:一次繞組，2:鐵芯，3:二次繞組，4:取樣電阻，5:疊堆型壓電陶瓷，6:光纖Bragg光柵,7:纖粘接點,8:外接光纖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的內(nèi)容并不限于所述范圍。實施例1:如圖1-2所不,一種基于LPCT的壓電驅(qū)動式光纖Bragg光柵電流傳感器，包括LPCT、取樣電阻4、疊堆型壓電陶瓷5、光纖Bragg光柵6、光纖粘接點7和外接光纖8。LPCT連接取樣電阻4后通過導(dǎo)線連接至疊堆型壓電陶瓷5上下兩端，疊堆型壓電陶瓷5由若干片壓電陶瓷片物理串聯(lián)組成，光纖Bragg光柵6通過光纖粘接點7固定設(shè)置在疊堆型壓電陶瓷5中軸線的左右兩端，外接光纖8 一端與光纖Bragg光柵6連接，另一端與解調(diào)儀相連。LPCT包括一次繞組1、鐵芯2和二次繞組3。一次繞組1、鐵芯2和二次繞組3順次排列，二次繞組3與取樣電阻4連接后通過導(dǎo)線連接至疊堆型壓電陶瓷5上下兩端。實施例2:如圖1-2所不,一種基于LPCT的壓電驅(qū)動式光纖Bragg光柵電流傳感器，包括LPCT、取樣電阻4、疊堆型壓電陶瓷5、光纖Bragg光柵6、光纖粘接點7和外接光纖
8。LPCT連接取樣電阻4后通過導(dǎo)線連接至疊堆型壓電陶瓷5上下兩端，疊堆型壓電陶瓷5由若干片壓電陶瓷片物理串聯(lián)組成，光纖Bragg光柵6通過光纖粘接點7固定設(shè)置在疊堆型壓電陶瓷5中軸線的左右兩端，外接光纖8 一端與光纖Bragg光柵6連接，另一端與解調(diào)儀相連。
權(quán)利要求1.一種基于LPCT的壓電驅(qū)動式光纖Bragg光柵電流傳感器,其特征在于:包括LPCT、取樣電阻(4)、疊堆型壓電陶瓷(5)、光纖Bragg光柵(6)、光纖粘接點(7)和外接光纖(8)；LPCT連接取樣電阻(4)后通過導(dǎo)線連接至疊堆型壓電陶瓷(5)上下兩端，疊堆型壓電陶瓷(5)由若干片壓電陶瓷片物理串聯(lián)組成，光纖Bragg光柵(6)通過光纖粘接點(7)固定設(shè)置在疊堆型壓電陶瓷(5)中軸線的左右兩端,外接光纖(8) —端與光纖Bragg光柵(6)連接，另一端與解調(diào)儀相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LPCT的壓電驅(qū)動式光纖Bragg光柵電流傳感器，其特征在于:所述LPCT包括一次繞組(I)、鐵芯(2)和二次繞組(3)次繞組(I)、鐵芯(2)和二次繞組(3 )順次排列，二次繞組(3 )與取樣電阻(4)連接后通過導(dǎo)線連接至疊堆型壓電陶瓷(5)上下兩 端。
專利摘要本實用新型涉及一種基于LPCT的壓電驅(qū)動式光纖Bragg光柵電流傳感器，屬于光電子測量技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括LPCT、取樣電阻、疊堆型壓電陶瓷、光纖Bragg光柵、光纖粘接點和外接光纖。LPCT連接取樣電阻后通過導(dǎo)線連接至疊堆型壓電陶瓷上下兩端，疊堆型壓電陶瓷由若干片壓電陶瓷片物理串聯(lián)組成，光纖Bragg光柵通過光纖粘接點固定設(shè)置在疊堆型壓電陶瓷中軸線的左右兩端，外接光纖一端與光纖Bragg光柵連接，另一端與解調(diào)儀相連。本實用新型高壓側(cè)無需電源、測量范圍大、抗電磁干擾、尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、準確度高、穩(wěn)定性好，具有極佳瞬態(tài)跟蹤能力，響應(yīng)電流變化能夠達到級。
文檔編號G01R19/00GK203164261SQ20132009780
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者李川, 王振, 肖元強, 代云洪, 胡萬層, 彭李 申請人:昆明理工大學(xué)