专利名称：长距离非接触式电流监测系统及传感探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电流监测系统，更具体地说，它涉及一种基于光纤光 栅的分布式的长距离非接触式电流监测系统。
背景技术：
近10年来，光纤布拉格光4册(Fiber Bragg Grating, FBG )传感技术已成 为光纤传感中可靠性最高、实用性最强、最有活力的传感技术。光纤光栅是光 纤通过紫外光照射，使纤芯折射率发生周期性变化而形成的心体布拉格光栅， 对入射的宽带光中满足布拉格条件的窄线宽光波将产生反射，该反射对应变和 温度两物理量比较^:感，通过^r测FBG反射光谱中的中心波长的变化，实现对 被测物理量信息的获取。Terfenol-D稀土合金是新型超磁致伸缩材料(Giant Magneto strictive Material, G薩)，石兹致伸缩效应比传统的-兹致伸缩材泮+高 几十倍，并且具有可靠性高、响应频带宽等特点。将FBG粘贴于G薩棒上，并 将之置于导线电流产生的磁场中，由G腿在电流产生的磁场中产生应变被FBG感 知，并由光谱解调系统解调波长变化量则可测知电流量，可将G應磁致伸缩系 数大、FBG传感可靠等优点集于一身。磁致伸缩合金、形状记忆合金和压电陶 瓷是在微型机器人上所用微致动器的重要功能材料。作为超磁致伸缩材料人们 所熟知稀土 -铁系合金的有Tb-Fe、 Sm-Fe和Terf enol-D等。
在光纤光栅复用传感系统中，大都采用宽带光源，其输出峰值功率一般为 -25dBm左右，耦合进光纤总传输线中的功率通过几个熔接头、连接器、耦合器 和波分复用器等分配到整个网络各通道中，系统中的每一个元件，包括传感器 本身，都吸收或"R射一定的功率，其大小一般为0. l分贝到几个分贝，如果光 纤被弯曲或接头处连接质量较差，会产生多达几分贝的损耗，因而复用的传感 光栅的数目不能太多，同时检测的信噪比较低，也就增加了信号的解调处理难 度。如果采用可调谐的光纤激光器作为光源，则可以显著地提高峰值功率(实 验采用的可调谐光纤激光器的峰值功率为-O. 9dBm ),检测的信噪比将有显著的 提高。波分复用技术受光源带宽限制，其复用数目有限。在相同的光源带宽的 前提下，如果采用可调谐窄线宽光纤激光器作为传感系统的光源，同时在波分 复用的基础上采用时分复用传感技术，将会有效地扩大复用光栅数目，并更有 效地提高阵列传感多点检测的范围。且具有经济实用性、信噪比高等特点，对 于多点检测的传感网络具有较大的实用价值。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的光纤光栅电流传感器只能短距离监测和精度较低的问题，提供了 一种能够实现长距离监测的和 精度较高的长距离非接触式电流监测系统。同时还提供一种应用在长距离非接 触式电流监测系统中的传感探头。
为解决上述技术问题，本实用新型是采用了如下技术方案实现的所述的 长距离非接触式电流监测系统包括有泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、第一光 隔离器、第一光耦合器、介质薄膜干涉滤波器、第二光隔离器与第三光隔离器。
泵浦源的输出端与波分复用器的980nm端口光纤连接，波分复用器的公共端口 与#^光纤的一端光纤连接，掺铒光纤的另一端与第一光隔离器的输入端光纤 连接，第一光隔离器的输出端与第一光耦合器的公共端光纤连接，第一光耦合 器的80°/。端口与第三光隔离器的输入端光纤连接，第一光光耦合器的20%端口与 介质薄膜干涉滤波器的输入端光纤连接，介质薄膜干涉滤波器的输出端与第二
光隔离器的输入端光纤连接，第二光隔离器的输出端与波分复用器的1550nm端 口光纤连接。在此基础之上，该长距离非接触式电流监测系统还安装有第二光 耦合器、传输光纤、传感探头、光电探测器、低噪声放大电路、A/D转换电路、 控制电路与计算机。
第二光耦合器的1%端口与第三光隔离器的输出端光纤连接，第二光耦合器 的99%端口与光电探测器的输入端光纤连接，第二光耦合器的公共端口与传输 光纤的一端光纤连接，传输光纤的另一端与传感探头中光纤光栅的尾纤光纤连 接。光电探测器的输出端与低噪声放大电路的输入端电线连接，低噪声放大电 路的输出端与A/D转换电路的输入端电线连接，A/D转换电路的输出端与控制 电路的输入端电线连接，控制电路的输出端与计算机的输入端电线连接，控制 电路与介质薄膜干涉滤波器之间是电线连接。
技术方案中所述的泵浦源是通过波分复用器为光纤激光器提供980nm的泵 浦光的泵浦源，波分复用器是结构为980mn/1550nm的波分复用器，第一光耦合 器是分光比为80: 20的光耦合器；所述的第二光耦合器是分光比为99: 1的光 耦合器，第一光隔离器、第二光隔离器与第三光隔离器是结构相同的光隔离器；
为解决上述技术问题，本实用新型提供的传感探头是采用了如下技术方案 实现的所述的传感探头包括有尾纤、光纤光栅、条形磁铁、基片、第一导磁 轭铁、第二导磁辄铁、第一轴杆、第二轴杆与电路接口。
在第 一轴杆与第二轴杆上分别缠绕有感应线圈，第 一导磁轭4失套置在第一 轴杆与第二轴杆的左端，第二导磁轭铁套置在第一轴杆与第二轴杆的右端成矩 形框架；在矩形框架之中放置一作为偏置磁场的条形磁铁，基片一端固定在第 一导磁轭铁的里侧，基片的另一端处于自由状态，光纤光栅用粘贴剂固定在基 片的固定端上，光纤光栅的尾纤超出第一导磁轭铁与第二导磁轭铁的外侧，整 个矩形框架连同安装在其中和其上的零部件一同装置在一个圆筒状的壳体内，沿壳体轴线布置的光纤光栅的两端尾纤从圆筒状壳体的两端伸出，电路接口固 定在圓筒状壳体的一端，电路接口 一端的两接口分别与第 一轴杆与第二轴杆上 缠绕的感应线圈电线连接，电路接口另一端的两接口与载有^皮测电流的载体电 线连接。
技术方案中所述的基片是由厚为7. 5^n的聚酰亚胺基片、通过射频磁控溅射 法获得的lnm的Tb-Dy-Fe薄膜和用DC磁控溅射法制成的l^un的Sm-Fe薄膜三部分 组成。1^im的Tb-Dy-Fe薄膜和l^m的Sm-Fe薄膜分置于7. 5^im的聚酰亚胺基片的两 侧成紧密结合；所述的将光纤光栅固定在基片的固定端上所采用的粘贴剂是在 材料变形时能及时地几乎全部地把变形传递给光纤光栅的M-bond600型粘贴剂。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是
1. 基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统通过采用高性能的可调谐 窄线宽光纤激光器作为光源可以实现长距离的电流测量。
2. 基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统通过采用波分和时分复用 技术可以实现WDM+TDM多点分布式的电流测量。
3. 基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统通过采用本实用新型设计
的基于光纤光栅的传感探头可以实现高精度的电流测量。
4. 基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统通过采用WDM+TDM多点分
布式的电流测量降^f氐了制作成本。
5. 基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统实现了非接触式的电流测 量，可以广泛的应用于大电流的测量。
6. 基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统通过计算机来处理数据显 示测量的电流大小，可以实现远距离的电流监控。
7. 基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统采用悬臂梁调谐结构，具 有调谐范围宽、线性响应度高、温度不敏感、复用性好、结构简单、变形较多、 较易控制啁啾度等优点。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明
图1是基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统组成结构示意框图2a是基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统中所采用的传感探 头的组成结构示意图2b是基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统中传感探头所采用 的基片的结构示意图3是基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统中所采用的掺铒光纤 增益介质的荧光光谱图4是基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统中所采用的光纤激光器输出功率与泵浦功率的关系图5是基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统中没有加21km光纤时 的激光输出光谱图6是基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统中已经加了 21km光纤 后的激光输出光谱图中l.泵浦源，2.波分复用器，3.掺铒光纤，4.第一光隔离器，5.第一 光耦合器，6.介质薄膜干涉滤波器，7.第二光隔离器，8.第三光隔离器，9.第 二光耦合器，IO.传输光纤，ll.传感探头，12.光电探测器，13.低噪声放大器， 14.A/D转换电路，15.控制电路，16.计算机，17.尾纤，18.光纤光栅，19.条 形磁铁，20.基片，21.第一导磁扼铁，22.第二导磁轭铁，23. Tb-Dy-Fe薄膜， 24.聚酰亚胺基片，25. Sm-Fe薄膜，26.第一轴杆，27.第二轴杆,28.电路接口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细的描述
本实用新型提出利用输电母线的磁场作用在FBG-G腿-Sm-Fe所产生的磁致 伸缩效应的应变被FBG感知，从而测量出母线的电流，该方法实现了非接入测 量，且不受环境干扰及影响，具有极大的稳定性及较高的精度；本实用新型提 出了光纤光栅18的固定釆用悬臂梁调谐结构，采用悬臂梁调谐机构具有调谐范 围宽、线性响应度高、温度不敏感、复用性好、结构简单、变形较多、较易控 制啁嗽度等优点。
基于高性能的可调谐窄线宽光纤激光器，提出了一种程控调谐扫描的波长 检测方案，以窄线宽光纤激光器作为光源，光纤布拉格光栅与Tb-Dy-Fe和Sm-Fe 结合起来组成为一个超》兹致伸缩电流传感4笨头，利用Tb-Dy-Fe和Sm- Fe在》兹 场下的伸缩引起布拉格波长的改变，实现了基于高性能的可调谐窄线宽光纤激 光器的程控调谐扫描及信号处理，以此来测量产生-兹场的待测电流的大小；该 方法信噪比高、解调原理简单、设置灵活、可靠性高。方案中采用介质薄膜干 涉滤波器6进行波长编程控制，具有良好的温度稳定性，且调谐方便，调谐速 度快和调谐范围大；采用高掺杂浓度的掺铒光纤有效地缩短了掺杂光纤的长度， 大大缩小了结构尺寸，提高了光源的稳定性和输出特性。
本实用新型还提出利用高功率、低噪声的窄线宽可调谐掺铒(Er3+)光纤环 形腔激光器替代了传统的ASE (放大自发辐射)宽带光源，由多个基于光纤光 栅的电流传感器探头ll构成了分布式多点光纤光栅电流传感系统，实现了 21km 的分布式传感，即把需监控的所有节点的数据通过光纤网络传送到中央微机可 进行实时监控。
设计实现了由超磁致伸缩材料组成的传感探头、光纤激光器、Bragg光栅、 嵌入式单片机等组成光纤光栅电流传感实验系统，采用窄线宽可调谐掺铒(Er3+)40nm的波长调谐范围，且光强很强，同时采用波 分和时分复用技术，进行多点分布式WDM+TDM传感实验。将激光的扫描波长分 为不同的时隙，每个传感点分有一个时隙，利用光纤光栅传感探头波长变化小 的特点，每个传感器探头分有一个波长，进行M)M,从而实现WDM+TDM多点分 布式的测量。
参阅图5与附图6，设计了基于光纤光栅的分布式的长距离非接触式电流 监测系统。光信号经过21km的传输之后，信号的能量有了一定的衰减，3dB带 宽无明显变化，说明传输过程中信号不畸变，且仍有较好的信噪比。经功率计 测量后得知，前后两次的光功率分别为9. 79dBm和-1. 30dBm。由此可知，光纤 的衰减为11. 09dB。
在实-险中测得，激光器峰值输出在大于-9. 30dBm时，传感系统都可以在高 信噪比的情况下正常工作。光信号经过21km的光纤传输之后，峰值为-6. 95dBm, 功率为完全符合正常工作的要求。因此光信号经过光电转换、放大、A/D转换 后完全可以实现21km远距离的传感作用。
本实用新型采用的是高功率、低噪声的窄线宽可调谐纟知萍(Er3+)光纤环形 腔激光器。该光纤激光器采用980nm高功率泵浦激光器作泵浦源，具有功率高、 阈值低、较宽的增益带宽、简便稳定的调谐结构、波长连续可调、操作简便、 性能稳定等优点。此外采用新型增益平坦掺铒光纤进一步增强了光源的稳定性 和输出特性。
参阅图1,基于光纤光栅的长距离非接触式电流监测系统主要由泵浦源1、 结构为980/1550nm的波分复用器2、渗叫光纤3、第一光隔离器4、分光比80: 20的第一光耦合器5、介质薄膜干涉滤波器6、第二光隔离器7、第三光隔离器 8、分光比99: 1的第二光耦合器9、传输光纤10、基于光纤光栅的传感探头 11、光电探测器12、低噪声放大电路13、 A/D转换电路14、型号为89C52的控 制电路15和计算机16组成。
泵浦源1的输出端与结构为980/1550nm的波分复用器2的980nm端口光纤 连接，结构为980/1550nm的波分复用器2的公共端口与掺铒光纤3的一端光纤 连接，#^光纤3的另一端与第一光隔离器4的输入端光纤连接，第一光隔离 器4的输出端与分光比80:20的第一光耦合器5的公共端光纤连接，分光比 80: 20的第一光耦合器5的80%端口与第三光隔离器8输入端光纤连接，分光比 80: 20的第一光耦合器5的20%端口与介质薄膜干涉滤波器6输入端光纤连接， 介质薄膜干涉滤波器6输出端与第二光隔离器7的输入端光纤连接，第二光隔 离器7的输出端与结构为980/1550nm的波分复用器2的1550nm端口光纤连接。 第三光隔离器8输出端与分光比99: 1的第二光耦合器9的P/。端口光纤连接， 分光比99: 1的第二光耦合器9的99°/。端口与光电探测器12输入端光纤连接，
8分光比99: 1的第二光耦合器9的公共端口与传输光10的一端相连，传输光纤 10的另一端与基于光纤光栅的传感探头11中光纤光栅18的尾纤17光纤连接。 光电探测器12的输出端与低噪声放大电路13的输入端电线连接，低噪声放大 电路13的输出端与A/D转换电路14的输入端电线连接，A/D转换电路14的输 出端与控制电路15的输入端电线连接，控制电路15的输出端与计算机16的输 入端电线连接，控制电路15与介质薄膜干涉滤波器6之间是电线连接。 长距离非接触式电流监测系统的工作原理
参阅图1,泵浦源l是为窄线宽可调谐掺铒(Er3+)光纤环形腔激光器提供 980nm的泵浦光的泵浦激光器，激光增益介质为长约2. 33m的榜辨光纤3，榜辨 光纤3在979nm处的峰值吸收约为14. 8dB/m,其荧光光谱图如附图3所示，第 一光耦合器5的分光比为80: 20。采用介质薄膜干涉滤波器6进行波长调谐， 调谐范围可达40nm,通过计算机16编程控制介质薄膜干涉滤波器6进行调谐， 实现激光在工作波长上的可编程调谐输出。
泵浦源l发出的980認的泵浦光经过结构为980/1550nm的波分复用器2进 入掺铒光纤3，掺铒光纤3对980nm的泵浦光进行抽运，在掺铒光纤3中形成 粒子数反转，并出现ASE,辐射光经过分光比80: 20的第一光耦合器5，分光比 80: 20的第一光耦合器5的80%输出端口提供激光输出，分光比80: 20的第一 光耦合器5的20%输出端口提供的激光输出经过介质薄膜干涉滤波器6,滤出 所需要波长的激光，经结构为980/1550nm的波分复用器2进入4参铒光纤3,完 成一次循环；每一次循环过程中光波的能量均得到放大，当增益大于环路中的 传输损耗时，产生振荡，从而形成窄线宽可调谐掺铒(E +)光纤环形腔激光器。 随着泵浦功率的逐渐增加，模式竟争加剧，噪声随之下降。第一光隔离器4和 第二光隔离器7的作用是分别从正向和反向压制ASE噪声，保证与介质薄膜干 涉滤波器6透射波长相同的激光在环形腔中的单向运转，提高激光自身的信噪 比。第三光隔离器8的作用是保证腔中振荡免于腔外光束的干扰，从而保证激 光工作稳定性。
激光的工作波长为ITU-T标准中心波长1550. 12nm, 3dB带宽和25dB带宽 分别窄于0. 08nm和0. 22nm，边^t抑制比〉60dB。考—验l小时以上，波长不漂移， 波长稳定性优于0. Olnm,重复性好，且在输出功率发生变化的过程中谱宽保持 稳定，完全能够满足基于DWDM全光通信的要求。
参阅图4,图中所表示的是光纤激光器输出功率与泵浦功率之间的关系曲 线。可见其具有很好的线性输出特性。当泵浦功率为150mW时(为了保护泵浦源 没有选择更高功率)，测得光纤激光器的最大输出功率为38. 94mW，输出功率稳 定性优于土O. 02dB;阈值泵浦功率为7. 3mW，斜率效率达到39. 75°/。。光纤激光器 具有很好的稳定性，在仪器测量误差允许范围内，其重复测量结果无明显变化。分光比80:20的第一光耦合器5的80°/。端口输出的激光通过第三光隔离器 8、分光比99:1的第二光耦合器9、传输光纤IO进入基于光纤光栅的传感探头 11，光电探测器12将从基于光纤光栅的传感探头11反射出来的光信号转化为 电信号，再经低噪声放大电路13后经A/D转换电路14与型号为89C52的控制 电路15后最终进入计算机16显示测量结果。传感探头11上的光强是光纤光栅 18反射谱与介质薄膜干涉滤波器6透射镨的巻积，介质薄膜干涉滤波器6线性 调谐过程中光电流强度的变化曲线即为输出光谱曲线，曲线的极大值位置即为 光纤光栅18的峰值波长位置。当基于光纤光栅的传感探头11中的电流发生变 化时，光纤光栅18峰值波长发生改变，光电流输出曲线的极大值位置也将产生 ，，，、而介质，膜干涉滤波器6的波长调，特性已J先由光谱仪标定，、，此在
变化曲线确定光纤光栅18的波长位移。这种波长检测方法可以取得很高的信噪 比和测量灵壽丈度。
参阅图2a与图2b，传感探头11主要由尾纤17、光纤光栅18、条形磁铁19、 基片20、第一导磁轭铁21、第二导》兹轭铁22、第一轴杆26、第二轴杆27与电路 接口28组成。其中，基片20是由厚为7. 5^im的聚酰亚胺(该材料的弹性模量小， 热稳定性高)基片24、通过电镀方法获得的l^m的Tb-Dy-Fe薄膜23 (义>0)和用 DC磁控溅射法制成的lnm的Sm-Fe薄膜25 (义<0)三部分组成。1^im的Tb-Dy-Fe薄 膜23和lpm的Sm-Fe薄膜25分置于7. 5pm的聚酰亚胺基片24的两侧，l(om的 Tb-Dy-Fe薄膜23和l,的Sm-Fe薄膜25与7. 5nm的聚酰亚胺基片24是紧密结合。将 具有正磁致伸缩效应和负》兹致伸缩效应的材料结合在一起可得到较大的变形， 从而实现高精度的测量。
在第一轴杆26与第二轴杆27上分别缠绕有感应线圈，第一导石兹轭4失21套 置在第一轴杆26与第二轴杆27的左端，第二导^f兹轭4失22套置在第一轴杆26 与第二轴杆27的右端成矩形框架。在矩形框架之中放置一作为偏置磁场的条形 磁铁19,基片20 —端固定在第一导磁轭铁21的里侧，基片20的另一端处于 自由状态，光纤光栅18用粘贴剂紧贴固定在镀有磁致伸缩薄膜的基片20的固 定端上，所述的粘贴剂采用的是在材料变形时能及时地几乎全部地把变形传递 给光纤光栅的M-bond600型粘贴剂，光纤光栅18的尾纤17超出第一导磁轭铁 21与第二导磁轭铁22的外侧。整个矩形框架连同安装在其中和其上的零部件 一同沿轴线装置在一个长圓筒状的壳体内，并加以固定。沿壳体轴线布置的光 纤光栅18的两端尾纤17从长圆筒状壳体的两端伸出，电^4妄口 28固定在长圆 筒状壳体的一端，电路接口 28—端的两接口分别与第一轴杆26与第二轴杆27 上缠绕的感应线圈电线连接，电路接口 28另一端的两接口与载有被测电流的载 体电线连接。采用悬臂梁式的调谐机构是为了得到更高的灵敏度。悬臂梁式的
10调谐机构具有调谐范围宽、线性响应度高、温度不每丈感、复用性好、结构筒单、 变形较多、波长调谐范围较宽、较易控制啁嗽度等优点。 基于光纤光栅的传感探头的工作原理
载有被测电流的载体通过电线连接到两电路接口 28上，从而引起第一轴杆 26与第二轴杆27上缠绕的感应线圈产生磁场，与内置的条形磁铁19产生的偏 置磁场一起作用于镀有》兹致伸缩薄膜的基片20上，产生正磁致伸缩的的 Tb-Dy-Fe薄膜2 3便伸长，而产生负磁致伸缩的1 nm Sm-Fe薄膜2 5会缩短，镀 有磁致伸缩薄膜的基片20的末固定端便向下弯曲产生位移，从而引起固定在镀 有磁致伸缩薄膜的基片20上光纤光栅18向下弯曲，使光纤光栅18产生轴向应 变，光纤光栅18的中心波长就会发生变化。光纤光栅18峰值波长发生改变， 光电流输出曲线的极大值位置也将产生位移，而介质薄膜干涉滤波器6的波长 调谐特性已事先由光谱仪标定，从而测出待测电流的大小。
权利要求1. 一种长距离非接触式电流监测系统，包括有泵浦源(1)、波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、第一光隔离器(4)、第一光耦合器(5)、介质薄膜干涉滤波器(6)、第二光隔离器(7)与第三光隔离器(8)；泵浦源(1)的输出端与波分复用器(2)的980nm端口光纤连接，波分复用器(2)的公共端口与掺铒光纤(3)的一端光纤连接，掺铒光纤(3)的另一端与第一光隔离器(4)的输入端光纤连接，第一光隔离器(4)的输出端与第一光耦合器(5)的公共端光纤连接，第一光耦合器(5)的80％端口与第三光隔离器(8)的输入端光纤连接，第一光光耦合器(5)的20％端口与介质薄膜干涉滤波器(6)的输入端光纤连接，介质薄膜干涉滤波器(6)的输出端与第二光隔离器(7)的输入端光纤连接，第二光隔离器(7)的输出端与波分复用器(2)的1550nm端口光纤连接；其特征在于，该长距离非接触式电流监测系统还安装有第二光耦合器(9)、传输光纤(10)、传感探头(11)、光电探测器(12)、低噪声放大电路(13)、A/D转换电路(14)、控制电路(15)与计算机(16)；第二光耦合器(9)的1％端口与第三光隔离器(8)的输出端光纤连接，第二光耦合器(9)的99％端口与光电探测器(12)的输入端光纤连接，第二光耦合器(9)的公共端口与传输光纤(10)的一端光纤连接，传输光纤(10)的另一端与传感探头(11)中光纤光栅(18)的尾纤(17)光纤连接，光电探测器(12)的输出端与低噪声放大电路(13)的输入端电线连接，低噪声放大电路(13)的输出端与A/D转换电路(14)的输入端电线连接，A/D转换电路(14)的输出端与控制电路(15)的输入端电线连接，控制电路(15)的输出端与计算机(16)的输入端电线连接，控制电路(15)与介质薄膜干涉滤波器(6)之间是电线连接。
2. 按照权利要求1所述的长距离非接触式电流监测系统，其特征在于，所 述的泵浦源(1)是通过波分复用器(2)为超荧光光源提供980nm的泵浦光的 泵浦源；所述的波分复用器(2)是结构为980nm/1550nm的波分复用器。
3. 按照权利要求1所述的长距离非接触式电流监测系统，其特征在于，所 述的第一光耦合器(5 )是分光比为80: 20的光耦合器；所述的第二光耦合器(9 )是分光比为99: 1的光耦合器； 所述的第一光隔离器(4)、第二光隔离器(7)与第三光隔离器(8)是结 构相同的光隔离器。
4. 一种传感探头，其特征在于，传感探头包括有尾纤(17)、光纤光栅(18)、 条形磁铁(19)、基片(20)、第一导磁轭铁(21)、第二导磁轭铁(22)、第一 轴杆(26)、第二轴杆(27)与电路4妄口 (28);在第一轴杆(26)与第二轴杆(27)上分别缠绕有感应线圏，第一导磁辄 铁(21)套置在第一轴杆(26 )与第二轴杆(27 )的左端，第二导磁轭铁(22 ) 套置在第一轴杆(26)与第二轴杆(27)的右端成矩形框架；在矩形框架之中 放置一作为偏置磁场的条形磁铁(19 ),基片(20 )—端固定在第一导磁轭铁(21) 的里侧，基片(20)的另一端处于自由状态，光纤光栅(18)用粘贴剂固定在 基片(20)的固定端上，光纤光栅(18)的尾纤(17)超出第一导磁轭铁(21) 与第二导^f兹轭铁(22)的外侧，整个矩形框架连同安装在其中和其上的零部件 一同装置在一个圆筒状的壳体内，沿壳体轴线布置的光纤光栅(18)的两端尾 纤(17)从圆筒状壳体的两端伸出，电3^l妄口 (28)固定在圆筒状壳体的一端， 电鴻-接口 (28) —端的两接口分别与第一轴杆(26)与第二轴杆(27)上缠绕 的感应线圈电线连接，电洛接口 (28)另一端的两接口与载有被测电流的载体 电线连接。
5. 按照权利要求4所述的传感探头，其特征在于，所述的基片(20)是由厚 为7. 5pm的聚酰亚胺基片(24)、通过射频磁控溅射法获得的l^i的Tb-Dy-Fe薄膜(23)和用DC磁控溅射法制成的l^im的Sm-Fe薄膜(25 )三部分组成，l)om的 Tb-Dy-Fe薄膜(23 )和l^m的Sm-Fe薄膜(25 )分置于L S^m的聚酰亚胺基片(24 ) 的两侧成紧密结合。
6. 按照权利要求4所述的传感探头，其特征在于，所述的将光纤光栅(18) 固定在基片(20)的固定端上所采用的粘贴剂是在材料变形时能及时地几乎全 部地把变形传递给光纤光栅的M-bond600型粘贴剂。
专利摘要本实用新型公开了一种长距离非接触式电流监测系统及传感探头。旨在克服现有技术所存在的只能短距离监测和精度较低的问题。其方案是在现有技术基础上增装了第二光耦合器、传输光纤、传感探头、光电探测器、低噪声放大电路、A/D转换电路、控制电路与计算机。第二光耦合器的1％端口与第三光隔离器的输出端光纤连接，第二光耦合器的99％端口与光电探测器的输入端光纤连接，第二光耦合器的公共端口与传输光纤的一端光纤连接，传输光纤的另一端与传感探头中光纤光栅的尾纤光纤连接，光电探测器、低噪声放大电路、A/D转换电路、控制电路与计算机依次是电线连接，控制电路与介质薄膜干涉滤波器之间电线连接。传感探头是基于光纤光栅的传感探头。
文档编号G01R15/14GK201251594SQ20082007194
公开日2009年6月3日 申请日期2008年6月5日 优先权日2008年6月5日
发明者莹 张, 张晋荣, 张树明, 蒋蒙菊, 郭玉彬, 霍佳雨 申请人:吉林大学