一种工作温度可控的光纤光栅电流互感器的制作方法

本申请涉及电流互感器的技术领域，具体而言，涉及一种工作温度可控的光纤光栅电流互感器。

背景技术：

电缆光纤光栅电流互感器，多采用硅钢磁路聚合线缆电流产生磁场，进而利用该磁场推动磁制伸缩材料发生形变，拉动光纤光栅。然而硅钢磁路因涡流损耗等原因，在较大电流驱动下容易产生热量，采用环氧封装的电流互感器，散热能力差，因此，热能聚集往往带来光纤光栅传感器温升问题，而温度升高，将直接导致光纤光栅电流互感器中心波长漂移，响应电流检测的灵敏度，并且解调电流值精度也将发生变化，甚至于烧毁光纤光栅电流互感器内部线圈。

技术实现要素：

本申请的目的在于：为解决光纤光栅电流互感器温度变化对测量精度的影响，提出一种采用半导体制冷器，进行光纤光栅传感器区恒温控制的光纤光栅电流互感器。

本申请的技术方案是：提供了一种工作温度可控的光纤光栅电流互感器，该电流互感器包括耦合的初级线圈和次级线圈，次级线圈在初级线圈中交变电流的作用下，产生交变磁场，电流互感器还包括：半导体制冷器和温度控制模块；半导体制冷器粘贴在次级线圈的表面，半导体制冷器的上表面粘贴有测温电阻，测温电阻的电压输出端连接于温度控制模块的输入端；温度控制模块包括：两个放大器和两支二极管，第一放大器的正极输入端和第二放大器的负极输入端设置于温度控制模块的输入端，第一放大器的负极输入端和第二放大器的正极输入端连接于温度控制模块的初始电压端，第一放大器的输出端通过第一二极管连接于半导体制冷器的正极，第二放大器的输出端通过第二二极管连接于半导体制冷器的负极，温度控制模块用于调节半导体制冷器处于加热状态或者制冷状态。

上述任一项技术方案中，进一步地，电流互感器还包括：磁伸缩元件和光纤光栅；磁伸缩元件的表面粘贴有光纤光栅，磁伸缩元件设置于次级线圈内的中线位置处，磁伸缩元件用于在次级线圈中磁场的作用下带动光纤光栅产生形变。

上述任一项技术方案中，进一步地，电流互感器还包括：聚磁环；聚磁环设置于电流互感器的检测端，聚磁环上缠绕有初级线圈，聚磁环用于汇集由流经线缆的交变电流产生的磁场。

上述任一项技术方案中，进一步地，电流互感器还包括：线缆固定装置；线缆固定装置包括依次连接的连接座、方向固定线和线缆套环，线缆固定装置通过连接座粘接于聚磁环的下方，线缆套环为分体式结构，线缆套环用于连接待测线缆；方向固定线为滑膜连接的多节结构，方向固定线用于调整待测线缆在聚磁环中的位置，使待测线缆位于聚磁环的中心。

本申请的有益效果是：

实现对次级线圈温度进行控制，解决光纤光栅电流互感器温度变化对测量精度的影响，减小次级线圈作业温度的变化，提高光纤光栅电流互感器的检测精度。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请的一个实施例的工作温度可控的光纤光栅电流互感器的示意图；

图2是根据本申请的一个实施例的温度控制模块的示意图；

图3是根据本申请的另一个实施例的工作温度可控的光纤光栅电流互感器的示意图；

图4是根据本申请的一个实施例的温度检测曲线。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种工作温度可控的光纤光栅电流互感器，该电流互感器包括耦合的初级线圈10和次级线圈20。

具体的，初级线圈10缠绕在设置于电流互感器检测端的聚磁环上，利用聚磁环汇集由流经线缆的交变电流产生的磁场。根据法拉第磁感应原理，在聚磁环内部磁场作用下，初级线圈10产生同频率交变电流。次级线圈20内直接耦合进入初级磁感应电流(交变电流)，次级线圈20内部再次生成交变磁场，次级线圈20在初级线圈10中交变电流的作用下，产生交变磁场。

电流互感器还包括：半导体制冷器31和温度控制模块32；半导体制冷器31粘贴在次级线圈20的表面，半导体制冷器31的上表面粘贴有测温电阻33，测温电阻33的电压输出端连接于温度控制模块32的输入端。

具体的，为了对次级线圈20作业环境温度进行调节，将半导体制冷器31粘贴在次级线圈20表面，通过温度控制模块32，调节半导体制冷器31处于加热状态或者制冷状态。同时，在半导体制冷器31表面粘贴有测温电阻33，其测温值通过导线传入温度控制模块32，本实施例中的半导体制冷器31和测温电阻33采用能实现上述功能的常规型号即可。

17本实施例示出一种温度控制模块的实现方式，如图3所示。温度控制模块32包括：两个放大器和两支二极管，第一放大器的正极输入端和第二放大器的负极输入端设置于温度控制模块32的输入端，第一放大器的负极输入端和第二放大器的正极输入端连接于温度控制模块32的初始电压端，第一放大器的输出端通过第一二极管连接于半导体制冷器31的正极，第二放大器的输出端通过第二二极管连接于半导体制冷器31的负极，温度控制模块32用于调节半导体制冷器31处于加热状态或者制冷状态。

具体的，温度控制模块32采用双向比较方式，利用两个放大器的正、负两个输入端，接入测温电阻33的测温电阻电压和温度控制模块32的初始电压，两个放大器的输出电压，分别通过两支二极管，实现半导体制冷器31中电流输出方向的控制。

当半导体制冷器31中的电流，从+端流入-端时，该电流正向驱动半导体制冷器31，实现加热；当该电流从-端流入+端时，反向流入，实现半导体制冷器31制冷，完成对次级线圈20区域作业环境温度的调节。

进一步地，电流互感器还包括：磁伸缩元件21和光纤光栅22；磁伸缩元件21的表面粘贴有光纤光栅22，磁伸缩元件21设置于次级线圈20内的中线位置处，磁伸缩元件21用于在次级线圈20中磁场的作用下带动光纤光栅22产生形变。

具体的，次级线圈20中心内安置表面粘贴有光纤光栅22的磁伸缩元件21，在次级感应磁场(次级线圈20中的磁场)作用下，磁伸缩元件21发生同频率磁应变。光纤光栅22与磁伸缩元件21共同被拉伸或压缩，造成光纤光栅22中心波长呈现与被测电流同频率的周期性变化。通过解调光纤光栅22中心波长，便可测得线缆中被测电流的数值。

进一步地，电流互感器还包括：聚磁环；聚磁环设置于电流互感器的检测端，聚磁环上缠绕有初级线圈，聚磁环用于汇集由流经线缆的交变电流产生的磁场。

进一步地，电流互感器还包括：线缆固定装置；线缆固定装置包括依次连接的连接座15、方向固定线16和线缆套环17，线缆固定装置通过连接座15粘接于聚磁环的下方，线缆套环17为分体式结构，线缆套环17用于连接待测线缆；方向固定线16为滑膜连接的多节结构，方向固定线16用于调整待测线缆在聚磁环中的位置，使待测线缆位于聚磁环的中心。

具体的，考虑到待测线缆存在晃动、以及电流互感器的安装误差，在电流互感器中设置线缆固定装置，其中，设置有可以调节位置的方向固定线16，该线缆固定装置通过连接座15粘接在聚磁环的下方，利用线缆套环17连接方向固定线16和线缆。

方向固定线16为滑膜连接的多节结构，用于调整待测线缆在聚磁环中的位置，使待测线缆位于聚磁环的中心。

对本实施例中的电流互感器的作业温度进行检测，在大信号驱动下，本实施例中电流互感器和常规电流互感器随时间变化的次级线圈20温度变化情况，如图4所示。在9个小时的工作时间里，本实施例中电流互感器次级线圈20的温度基本没有变化，如图4中曲线301所示，而常规电流互感器次级线圈20一直有温升，如图4中曲线302所示。

以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种工作温度可控的光纤光栅电流互感器，该电流互感器包括耦合的初级线圈和次级线圈，次级线圈在初级线圈中交变电流的作用下，产生交变磁场，电流互感器还包括：半导体制冷器和温度控制模块；半导体制冷器粘贴在次级线圈的表面，半导体制冷器的上表面粘贴有测温电阻，测温电阻的电压输出端连接于温度控制模块的输入端；温度控制模块包括：两个放大器和两支二极管，第一放大器的正极输入端和第二放大器的负极输入端设置于温度控制模块的输入端，第一放大器的负极输入端和第二放大器的正极输入端连接于温度控制模块的初始电压端，第一放大器的输出端通过第一二极管连接于半导体制冷器的正极，第二放大器的输出端通过第二二极管连接于半导体制冷器的负极，温度控制模块用于调节半导体制冷器处于加热状态或者制冷状态。通过本申请中的技术方案，实现对次级线圈温度进行控制，解决光纤光栅电流互感器温度变化对测量精度的影响，减小次级线圈作业温度的变化，提高光纤光栅电流互感器的检测精度。

本申请中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。

本申请装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。