一種基于三級制冷片的光纖光柵電流傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電流傳感器，具體涉及一種基于三級制冷片的光纖光柵電流傳感器，其包括三級制冷片、與三級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。本實用新型采用三級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，檢測的準確性有效的提高尤適于在強磁場下的電流檢測，并且由于制冷效果較單級制冷片加強，因此對大電流的檢測較為合適。本實用新型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)定也更準確。因此本實用新型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】一種基于三級制冷片的光纖光柵電流傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電流傳感器，具體涉及一種基于三級制冷片的光纖光柵電流傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的電流傳感器均為基于閉環(huán)霍爾效應電流傳感器，利用了原邊導線的電磁場原理?；魻栃侵府斣厡Ь€經(jīng)過電流傳感器時，原邊電流IP會產(chǎn)生磁力線，原邊磁力線集中在磁芯周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極可產(chǎn)生和原邊磁力線成正比的大小僅幾毫伏的電壓，電子電路可把這個微小的信號轉(zhuǎn)變成副邊電流IS。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。
[0003]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:
[0004]<1>傳感器附近的外部電流大小及電流頻率是否變化；
[0005]<2>外部導線與傳感器的距離、外部導線的形狀、位置和傳感器內(nèi)霍爾電極的位置；
[0006]<3>安裝傳感器所使用的材料有無磁性；
[0007]<4>所使用的電流傳感器是否屏蔽；
[0008]<5>電磁兼容性。
[0009]電磁兼容性EMC(Electro-Magnetic Compatibility ),是研究電氣及電子設備在共同的電磁環(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)境中的上述各種設備都能正常工作而又互不干擾，達到“兼容”狀態(tài)的一門學科。空間電磁環(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、電子設備電磁兼容性檢測極有必要。
[0010]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。
實用新型內(nèi)容
[0011]本實用新型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)境適應性，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)測的基于三級制冷片的光纖光柵電流傳感器。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采取的技術(shù)方案如下:
[0013]本實用新型包括三級制冷片、與三級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。
[0014]進一步的，本實用新型還包括自三級制冷片引出的引線。
[0015]進一步的，本實用新型還包括填充于三級制冷片與測試光柵之間的導熱硅脂。[0016]進一步的，本實用新型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)絡分析儀。
[0017]本實用新型所述的三級制冷片是指將三個半導體制冷片串聯(lián)在一起，使所有的冷端集中在一邊，熱端集中在另一邊的制冷片得到的制冷片。半導體致冷片(ThermoelectricCooler, TEC)，TEC是利用半導體材料的珀爾帖效應制成的。所謂珀爾帖效應，是指當直流電流通過兩種半導體材料組成的電偶時，其一端吸熱，一端放熱的現(xiàn)象。重摻雜的N型和P型的碲化鉍主要用作TEC的半導體材料，碲化鉍元件采用電串聯(lián)，并且是并行發(fā)熱。TEC包括一些P型和N型對(組)，它們通過電極連在一起，并且夾在兩個陶瓷電極之間；當有電流從TEC流過時，電流產(chǎn)生的熱量會從TEC的一側(cè)傳到另一側(cè)，在TEC上產(chǎn)生"熱"側(cè)和"冷"側(cè)，這就是TEC的加熱與致冷原理。半導體致冷器是致冷還是加熱，以及致冷、加熱的速率，由通過它的電流方向和大小來決定。TEC目前的用途非常廣泛，最典型的應用是激光器的溫控和PCR的溫控，但是其應用于電流測量的領(lǐng)域為本專利首次提出。
[0018]本實用新型所述的光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，通過紫外光曝光的方法將入射光相干場圖樣寫入纖芯，在纖芯內(nèi)產(chǎn)生沿纖芯軸向的折射率周期性變化，從而形成永久性空間的相位光柵，其作用實質(zhì)上是在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的(透射或反射)濾波器或反射鏡。
[0019]本實用新型所述的測試光柵的作用是感受通電前后三級制冷片的溫度變化。
[0020]本實用新型所述的補償光柵的作用是感受室溫變化，消除室溫變化對測試光柵的影響，增加檢測結(jié)果的準確性和穩(wěn)定性。
[0021]本實用新型采用上述技術(shù)方案所獲得的有益效果為:
[0022]本實用新型采用半導體制冷器作為檢測電流大小的原件，由于其利用的是電能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，而有效的避免了外界電磁的干擾，相較現(xiàn)有的利用閉環(huán)霍爾效應的電流傳感器，其非常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，因此本實用新型可以有效增加電流傳感器的適用的環(huán)境范圍。
[0023]本發(fā)明的采用三級制冷片，由于制冷效果較單級制冷片加強，因此對大電流的檢測較為合適，并且測量結(jié)果更為準確。
[0024]本實用新型采用光纖光柵作為信號傳感的通道，光纖光柵使用的是光信號，不會產(chǎn)生電火花，使用時會比電信號的傳感器有更好的安全性；光纖光柵傳感器可以避免因電源干擾產(chǎn)生的錯誤信息；在一根光纜上可以串接數(shù)十個光纖光柵傳感器，在需要的部位可以密集的安裝，因此在任何部位發(fā)生異常現(xiàn)象，都能及時傳輸?shù)街锌厥遥还饫w光柵傳感器屬于波長調(diào)制型非線性作用的光纖傳感器。通過待測量調(diào)制入射光束的波長，測量反射光的波長變化進行檢測。由于波長是一個絕對參數(shù)，不受總體光強水平、連接光纖及耦合器處的損耗或者光源能量的影響，因此比其他的方式更加穩(wěn)定、準確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本實用新型實施例1的三級制冷器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]在附圖中，I半導體制冷片、1-1引線、2測試光柵、3補償光柵、4光纖、5需檢測電源?！揪唧w實施方式】
[0028]對所公開的實施例的說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
[0029]實施例1
[0030]如附圖1所示，本實施例的電流傳感器包括半導體制冷片1，與半導體制冷片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。其中半導體制冷片為三級制冷片由單級制冷片串聯(lián)而成，級制冷片的廠家和型號為河北宇翔電子TEC1-12705 ;測試光柵為C波段切趾光纖光柵，廠家和型號為河北地經(jīng)光電科技有限公司GE-FBGl型光柵；補償光柵為C波段切趾光纖光柵,廠家和型號為河北地經(jīng)光電科技有限公司GE-FBGl型光柵。本實施例的電流傳感器還包括自半導體制冷片I引出的引線1-1以及連接測試光柵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)絡分析儀。其中光纖光柵網(wǎng)絡分析儀的廠家和型號為河北地經(jīng)光電科技有限公司GE-110分析儀。
[0031]如附圖2所示，本實施例使用三級半導體制冷片，即上面一塊半導體制冷片的冷面吸收下面一塊半導體制冷片的發(fā)熱的串聯(lián)連接方式。
[0032]本實施例應用電源的檢測:
[0033]在安裝前，先確定半導體制冷片的極性。將一節(jié)干電池接在制冷器的兩根引線上，就可感到一端明顯發(fā)涼而另一端發(fā)熱，記住引線的極性并確定好制冷器的冷、熱端。
[0034]步驟一:補償光柵3外接光纖光柵網(wǎng)絡分析儀，確定初始中心波長，為1560nm。
[0035]步驟二:在制冷器兩端均勻涂上導熱硅脂，將所述測試光柵2與半導體制冷片I緊密接觸固定；
[0036]將電流用分流器進行分流處理，其中分流的方法為本領(lǐng)域常用的技術(shù)手段。
[0037]步驟三:將半導體制冷片I與需檢測電源相連接，讀取光纖光柵網(wǎng)絡分析儀中的檢測中心波長，為1560.67nm。
[0038]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，為67°C。
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種基于三級制冷片的光纖光柵電流傳感器，其特征在于其包括三級制冷片(I)、與三級制冷片(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所述的一種基于三級制冷片的光纖光柵電流傳感器，其特征在于其還包括自三級制冷片(I)引出的引線(1-1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三級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三級制冷片(I)與測試光柵(2)之間的導熱硅脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三級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)絡分析儀。
【文檔編號】G01R15/24GK203572866SQ201320597987
【公開日】2014年4月30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】朱月紅, 文繼華, 梁萍, 亢俊健, 鄭一博 申請人:石家莊經(jīng)濟學院