专利名称：基于电磁力的光纤电流测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电流计量、电流控制及电流继电保护领域，尤其涉及ー种基于电磁力的光纤电流測量方法及装置。
背景技术：
电流量值作为电能源的ー个重要參数、电学计量的基本量，广泛应用于交直流输电、电镀、电冶、电机制造及检修、核物理、电池、电气机车、航空航天等领域。电流量值从几安、几十安至几百安、几千安甚至上万安培，对这些电流值的准确测量，直接关系到系统运行效果，关系到产品质量，甚至关系到整个系统工程的成败。随着高压输电、电镀、电冶、电机制造及检修、电池、电气机车、铁路机车、航空航天、雷击电流监测等领域对大电流测量的迫切需求，电カ系统向大容量、高电压的方向发展，传统的电流测量装置已经越来越不能适应这个发展趋势，存在着1、绝缘结构复杂，尺 寸大，造价高；2、測量准确度无法满足；3、设备安装、检修不方便；4、存在潜在的危险，对操作工人的生命构成威胁，因此我们有必要开发和研制新型的电流测量装置，亟需进行电流计量方面的技术革新。光纤作为信号传输介质具有以下优点损耗低、频带宽；重量轻；无电磁感应；绝缘性能好；弯曲性好；价格便宜。由于光纤信号传输的无电磁感应性及其良好的绝缘特性，因此它可以满足高压工作环境下的绝缘要求，没有传统电流互感器二次开路产生高压的危险，以及传统充油电流互感器漏油、爆炸等危险，不会产生磁饱和及铁磁共振现象，且频带宽，可以从直流到几百千赫，适用于继电保护和谐波检测，并可光学组网。因此，将光纤运用于电流測量技术，有良好的发展前景。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供ー种结构简单、抗电磁干扰能力强、性能稳定的能得到准确的电流测量值的基于电磁力的光纤电流測量方法及装置。本发明提出的ー种基于电磁力的光纤电流測量方法及装置，是借助光纤传感器对应カ或应变和温度的敏感性，将电流激励光纤电流传感装置时产生的电磁力通过光纤应カ敏感単元获取电流信息；将测量电流时的环境温度变化作用在光纤温度敏感単元，进而实现电流测量时的温度測量，并经数据处理实现光纤电流测量时的温度补偿。电磁力产生原理如下通电线圈在施加电流I激励时，通电线圈四周产生磁场，如果有金属导磁体(Armature )放在通电线圈产生的磁场内将要被磁化，被磁化后的金属导磁体带有磁性，由于被磁化后的金属导磁体的磁场极性和通电线圈产生的磁场异性，金属导磁体便产生向通电线圈方向的电磁吸力F ；当电流反向时，其磁场也相反，但被通电线圈感应磁化的金属导磁体总是异极性，因此仍然会产生电磁吸力。金属导磁体的电磁吸力大小与磁力线穿过磁极的总面积及气隙中磁感应强度的平方成正比，如果磁感应强度沿磁极表面是均匀分布的，则计算电磁吸力的基本公式为
权利要求
1.一种基于电磁力的光纤电流测量装置，其特征在于它包括通过金属导线与被测电流连接的金属螺线管，所述的金属螺线管内设有金属推杆，所述的金属推杆的右侧依次穿过金属定铁和回位弹簧后，与金属动铁连接，所述的金属动铁上设有与调节金属定铁与金属动铁之间的气隙大小的调节螺杆，所述的调节螺杆穿过辅助定位装置的右侧板，所述的金属推杆的左侧穿过辅助定位装置的第一左侧板后与弹性元件连接，所述的弹性元件上设有光纤应力传感探头，该光纤应力传感探头通过传输光纤与数据分析处理装置连接，所述的光纤应力传感探头的附近设有光纤温度传感探头，该光纤温度传感探头通过传输光纤与数据分析处理装置连接。
2.如权利要求I所述的基于电磁力的光纤电流测量装置，其特征在于所述的金属定铁和金属动铁为圆柱体，在金属定铁和金属动铁的圆柱体的侧面上切有开口 ；在金属定铁的圆柱体内开有导孔，所述的金属推杆穿过该导孔。
3.如权利要求I所述的基于电磁力的光纤电流测量装置，其特征在于所述的光纤应力传感探头和光纤温度传感探头采用光纤传感器或光纤布拉格光栅传感器制作而成。
4.如权利要求I所述的基于电磁力的光纤电流测量装置，其特征在于所述的光纤应力传感探头固定在弹性元件上。
5.如权利要求I所述的基于电磁力的光纤电流测量装置，其特征在于所述的金属螺线管采用铜或铝制成圆柱状或板条状；所述的金属定铁和金属动铁采用易磁化易退磁的材料制作；所述的辅助定位装置采用绝缘材料制作。
6.如权利要求5所述的基于电磁力的光纤电流测量装置，其特征在于所述的的金属定铁和金属动铁采用纯铁材料制成。
7.权利要求I所述的基于电磁力的光纤电流测量装置的应用方法，其特征在于包括如下步骤 1)测试前根据被测电流的大小，调节调节螺杆使金属定铁和金属动铁之间的气隙大小适合测量需要； 2)将被测电流通过金属导线与基于电磁力的光纤电流测量装置的金属螺线管连接； 3)当被测电流激励金属螺线管时，在金属螺线管内产生均匀磁场，并磁化金属定铁和金属动铁，磁化的金属定铁和金属动铁产生电磁力，电磁力导致金属推杆克服回位弹簧的阻力，使金属动铁向金属定铁方向移动，金属推杆将所受的电磁力通过弹性元件传递到设在弹性元件上的光纤应力传感探头上，使光纤应力传感探头的信号发生变化，变化的光纤应力传感探头的信号通过传输光纤到达数据分析处理装置；同时光纤温度传感探头通过传输光纤将采集到的光纤应力传感探头附近的温度传递给数据分析处理装置；数据分析处理装置经过处理获得具有温度补偿的电流测量值。
8.如权利要求7所述的基于电磁力的光纤电流测量装置的应用方法，其特征在于所述的金属螺线管、金属定铁、金属动铁、回位弹簧，金属推杆、弹性元件、调节螺杆根据被测电流的大小选择所需尺寸、参数和形状。
全文摘要
本发明涉及一种基于电磁力的光纤电流测量装置及方法，该装置包括通过金属导线与被测电流连接的金属螺线管，所述的金属螺线管内设有金属推杆，所述的金属推杆的右侧依次穿过金属定铁和回位弹簧后与金属动铁连接，所述的金属动铁上设有调节螺杆，该调节螺杆穿过辅助定位装置的右侧板，所述的金属推杆的左侧穿过辅助定位装置的第一左侧板后与弹性元件连接，所述的弹性元件上设有光纤应力传感探头，光纤应力传感探头通过传输光纤与数据与分析处理装置连接，所述的光纤应力传感探头的附近设有光纤温度传感探头，该光纤温度传感探头通过传输光纤与数据分析与处理装置连接。本电流测试装置结构简单、能测出准确的电流值。
文档编号G01R15/24GK102818920SQ20121017016
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者周次明, 姚远, 童杏林, 张文举, 王东礼 申请人:武汉理工大学