技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，涉及一種電流傳感器，具體來說是一種石墨烯-石榴石型光電式電流傳感器裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的快速推進，電力輸電系統(tǒng)正朝著超高壓、大電流等方向發(fā)展，在輸電工程中，電流傳感器是實現(xiàn)輸電系統(tǒng)監(jiān)視和保護的一種重要測量設(shè)備。采用電磁感應(yīng)的傳統(tǒng)電流互感器因為諸多缺點已無法滿足智能電網(wǎng)中對電流檢測的需求，而光電式傳感器具有無磁飽和以及鐵磁諧振、較大的測量動態(tài)范圍、良好的絕緣性和穩(wěn)定性等優(yōu)點。光電測量時不與被測對象直接接觸，光束的質(zhì)量又近似為零，在測量中不存在摩擦和對被測對象幾乎不施加壓力。因此在許多應(yīng)用場合，光電式傳感器比其他傳感器有明顯的優(yōu)越性。

國內(nèi)專利201410007257.X提出的薄片貼膜式傳感器，雖減小了基底玻璃長度，但對于光學(xué)材料薄膜結(jié)構(gòu)與制備并沒有給出具體解決方案。發(fā)明專利石榴石型光電式電流傳感器裝置及制備方法（參見發(fā)明專利：201310018161.9）提高了傳感器測量結(jié)果的線性化、進一步優(yōu)化其器件結(jié)構(gòu)，但是結(jié)構(gòu)仍不夠簡化，整個器件體積還是不夠理想，不利于系統(tǒng)高集成化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種石墨烯-石榴石型光電式電流傳感器裝置，所述的這種石墨烯-石榴石型光電式電流傳感器裝置要解決現(xiàn)有技術(shù)中的石榴石型光電式電流傳感器裝置結(jié)構(gòu)不夠簡化、整個器件體積不夠理想、精度不夠高的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種石墨烯-石榴石型光電式電流傳感器裝置，沿光路方向依次包括激光電源、輸入光纖準(zhǔn)直器、透鏡、石墨烯-石榴石模塊、輸出光纖準(zhǔn)直器、探測器；

石墨烯-石榴石模塊是以石榴石薄膜為核心的層狀模塊，在所述的石榴石層的兩側(cè)均設(shè)置有單層石墨烯。

本發(fā)明提供了一種石墨烯-石榴石模塊，是以石榴石薄膜為核心的層狀模塊，在所述的石榴石層的兩側(cè)均設(shè)置有單層石墨烯。

本發(fā)明還提供了上述一種墨烯-石榴石模塊的制備方法，包括如下步驟：

1)將石榴石薄膜清洗并烘干；

2)將所述石榴石薄膜放入化學(xué)氣相沉積設(shè)備爐中，并使所述設(shè)備爐內(nèi)充滿氫氣；

3)將所述設(shè)備爐中溫度提高至800～1000℃，持續(xù)通入氫氣，保持爐內(nèi)壓強為0～10Pa，并使該溫度及壓強保持60～80分鐘，然后停止通入氫氣；

4)將石榴石薄膜襯底加熱，溫度在800～1000℃之間，持續(xù)通入甲烷，使?fàn)t內(nèi)壓強為60～70Pa，并使該溫度及壓強保持60～100分鐘，石墨烯即可在石榴石薄膜的一個側(cè)面上生長；

5)將所述設(shè)備爐冷卻至室溫，反轉(zhuǎn)單層石墨烯-石榴石樣品，重復(fù)上述步驟，使得石墨烯在石榴石薄膜的另外一個側(cè)面上生長，使得石榴石薄膜的兩側(cè)均生長有單層石墨烯。

本發(fā)明的原理是：采用激光電源；輸入光纖準(zhǔn)直器將產(chǎn)生的激光變?yōu)槠叫泄馐煌哥R用于將激光進行聚焦；石墨烯-石榴石模塊為以石榴石為核心的層狀模塊，包括單層石墨烯，石榴石基底，其中石墨烯具有起偏或檢偏作用；輸出光纖準(zhǔn)直器將經(jīng)過石墨烯-石榴石模塊的激光變?yōu)槠叫泄馐?；探測器對經(jīng)過石墨烯-石榴石模塊的激光光強或偏振信息進行檢測。

本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進步是顯著的。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的光電式傳感器存在的問題，提出了一種石墨烯-石榴石型光電式電流傳感器裝置，在提高測量精度、解決零點漂移問題的同時，提高了傳感器測量結(jié)果的線性化，并進一步優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的光電式電流傳感器光路元件少，系統(tǒng)設(shè)計簡單、精度高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種石墨烯-石榴石型光電式電流傳感器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種石墨烯-石榴石型光電式電流傳感器裝置中石墨烯-石榴石模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明的石墨烯-石榴石型光電式電流傳感器裝置，沿光路方向依次包括激光電源100、輸入光纖準(zhǔn)直器101、透鏡102、石墨烯-石榴石模塊(103)、輸出光纖準(zhǔn)直器104、探測器105。

激光電源100發(fā)出激光，通過輸入光纖準(zhǔn)直器101變?yōu)槠叫泄馐赏哥R102進行聚焦，激光通過石墨烯-石榴石模塊103后偏振信息發(fā)生變化，由輸出光纖準(zhǔn)直器104將激光變?yōu)槠叫泄馐す膺M入探測器105，對激光的光強或偏振進行檢測。

如圖2所示，為利用化學(xué)氣相沉積法制備的石墨烯-石榴石型光電式電流傳感器裝置中石墨烯-石榴石模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

石榴石薄膜103b兩側(cè)表面皆生長有單層石墨烯103a，具有起偏或檢偏作用。圖示石榴石左側(cè)表面的單層石墨烯具有起偏作用，改變激光的偏振度，石榴石右側(cè)表面的單層石墨烯具有檢偏作用。

上述實施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護范圍。