專利名稱：無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用在光學(xué)玻璃電流互感器或光學(xué)玻璃電流傳感器上的無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭。
背景技術(shù)：
電子電流互感器是指利用備有電子器件的光學(xué)器件、或空心線圈(帶有或沒有內(nèi)嵌積分器)、或是帶有集成負載的鐵芯線圈的、獨立的或配有電子器件的電流-電壓轉(zhuǎn)換器。其中利用光學(xué)器件對電流傳感或傳輸信號的電子電流互感器稱為光學(xué)電流互感器。光學(xué)玻璃電流互感器是光學(xué)電流互感器中的一個重要種類。光學(xué)玻璃電流傳感頭是光學(xué)玻璃電流互感器的關(guān)鍵元件，其性能優(yōu)劣直接決定光學(xué)玻璃電流互感器的性能好壞。
現(xiàn)有的光學(xué)玻璃電流傳感頭由于其內(nèi)部存在線性雙折射與反射相移等互易性因素，使得傳感頭性能易受環(huán)境溫度、壓力、振動等影響而損害其工作穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提出一種可消除光學(xué)玻璃電流傳感頭中互易性因素的影響，從而提高傳感頭乃至整個光學(xué)玻璃電流互感器穩(wěn)定性的無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭。
本實用新型涉及一種由具有多種結(jié)構(gòu)形式的制作成有一定厚度的中間帶有孔形結(jié)構(gòu)的光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]和偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]兩個部分構(gòu)成。帶有入射平面[3]的光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]的作用是為測量光束提供往返光路(附圖1，2，3中帶有箭頭的虛線即表示光路往返線路)，將待測電流強度信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龉馐穹较虻男D(zhuǎn)角變化，同時消除互易性因素的影響。偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]的作用是將注入光束的偏振方向旋轉(zhuǎn)九十度后再將其反射回傳感頭。以此方式為消除互易性因素的影響形成必要的條件。偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]配置在光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]原出射平面[4]上。
本實用新型所涉及的光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]可以是帶有三個光學(xué)反射面的四方形光學(xué)玻璃結(jié)構(gòu)形式(如附圖1所示)；也可以是采用雙正交(互補反射棱鏡對)反射方式的光學(xué)玻璃結(jié)構(gòu)形式(如附圖2所示)；還可以是采用臨界角反射方式的光學(xué)玻璃結(jié)構(gòu)形式(如附圖3所示)；以及凡是具有能為測量光束提供傳輸光路、將待測電流強度信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龉馐穹较虻男D(zhuǎn)角變化的其他光學(xué)玻璃結(jié)構(gòu)形式。偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]可以采用法拉第(旋轉(zhuǎn)反射)鏡或其他具有相同偏振光旋轉(zhuǎn)反射功能的光學(xué)器件。
本實用新型的工作原理為偏振光束入射進光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]后，經(jīng)數(shù)次反射形成環(huán)繞待測電流的閉合光路。光束在沿此光路正向傳輸?shù)倪^程中完成對待測電流的第一次傳感功能并形成正比于待測電流大小的偏振旋轉(zhuǎn)角。同時由于其內(nèi)部存在線性雙折射與反射相移等互易性因素的影響，在完成正向傳輸過程中偏振光束的偏振態(tài)會發(fā)生畸變。該光束完成正向傳輸后射入偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]，并在其中完成偏振方向的九十度旋轉(zhuǎn)及光束反射過程，之后重新射入光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]并沿原光路逆行返回入射點后，透射出光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]以形成出射光束備后續(xù)偏振檢測及信號處理之用。在光束折返傳輸過程中完成對待測電流的第二次傳感功能并形成正比于待測電流大小的偏振旋轉(zhuǎn)角。由于磁光效應(yīng)具有非互易性，該偏振旋轉(zhuǎn)角將與第一次傳感過程中形成的偏振旋轉(zhuǎn)角相加，從而使系統(tǒng)靈敏度加倍；在此同時，由于線性雙折射與反射相移等因素具有互易性，在完成反向傳輸過程中偏振光束的偏振態(tài)畸變將被抵消掉。
線性雙折射與反射相移等互易性因素本身對環(huán)境溫度、壓力、振動等變化十分敏感，這是其損害光學(xué)玻璃電流互感器工作穩(wěn)定性的根本原因。本實用新型利用偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)與折返傳輸?shù)姆椒ㄏ司€性雙折射與反射相移等互易性因素的影響，故可明顯提高光學(xué)玻璃電流互感器工作的穩(wěn)定性。
本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，靈敏度加倍，穩(wěn)定性明顯提高等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于各個電壓等級、各種額定電流的多種電子式電流互感器上。


圖1由帶有三個光學(xué)反射面的四方形光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]與偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]構(gòu)成的無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭的結(jié)構(gòu)示意圖圖2由采用雙正交(互補反射棱鏡對)反射方式的光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]與偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]構(gòu)成的無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭的結(jié)構(gòu)示意圖圖3由采用臨界角反射方式的光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]與偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]構(gòu)成的無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
本實用新型的實施以附圖1為例光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]采用ZF-7光學(xué)玻璃制成。其外形尺寸(長×寬×高)為100mm×100mm×10mm，內(nèi)孔直徑80mm。采用法拉第鏡作為偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]。法拉第鏡邊框與光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]之間用阿拉伯樹膠粘接。入射光束起偏方向與光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]的入射平面[3]水平邊方向之間夾角調(diào)整為四十五度或一百三十五度。經(jīng)理論分析、計算機仿真與對實施例的實際測量，結(jié)果都表明光束經(jīng)過在此傳感頭內(nèi)往返傳輸后，線性雙折射與反射相移等互易性因素的影響可被完全抵消掉，正比于待測電流大小的偏振旋轉(zhuǎn)角是光束單方向傳輸形成的旋轉(zhuǎn)角的兩倍。因此，本實用新型可廣泛應(yīng)用于各個電壓等級、各種額定電流的多種電子式電流互感器上。
權(quán)利要求1.一種無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭，其特征在于它的結(jié)構(gòu)包括光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]與偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]兩部分，其中偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]配置在光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]原出射平面[4]上。
2.如權(quán)利要求1所述的無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭，其特征在于其光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]的結(jié)構(gòu)類型是采用帶有三個光學(xué)反射面的四方形光學(xué)玻璃結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭，其特征在于其光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]的結(jié)構(gòu)類型是采用互補反射棱鏡對反射方式的光學(xué)玻璃結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭，其特征在于其光學(xué)玻璃電流傳感頭[1]的結(jié)構(gòu)類型是采用臨界角反射方式的光學(xué)玻璃結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭，其特征在于其中所指的偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件[2]是法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡。
專利摘要一種無互易效應(yīng)光學(xué)玻璃電流傳感頭是由光學(xué)玻璃制成的電流傳感頭與偏振光旋轉(zhuǎn)反射器件組成。偏振光束在該裝置內(nèi)往返傳輸過程中，線性雙折射與反射相移等所有互易性光學(xué)參量對電流測量結(jié)果的影響都將被抵消掉，而非互易性的法拉第效應(yīng)則被加倍，從而顯著減小互易性光學(xué)參量對電流測量結(jié)果的影響，降低光學(xué)玻璃電流傳感頭對諸如溫度、壓力及振動等環(huán)境因素的敏感性，提高電流測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，靈敏度加倍，穩(wěn)定性明顯提高等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于各個電壓等級、各種額定電流的多種電子式電流互感器上。
文檔編號G01R15/00GK2722258SQ200420019029
公開日2005年8月31日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者王政平, 康崇, 黃宗軍 申請人:哈爾濱工程大學(xué), 浙江景興光電技術(shù)有限公司