專利名稱：小電流低電壓光纖光柵傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光纖光柵傳感器，特別是涉及一種體積小，重量輕，結構簡單， 制造方便的小電流低電壓光纖光柵傳感器。
背景技術：
光纖和光纖光柵傳感器是近幾年高速發(fā)展的新型傳感器，光纖和光纖光柵傳感器可 集信息的傳感與傳輸于一體，與傳統(tǒng)的傳感器相比它具有很多優(yōu)勢如防爆，抗電磁干 擾，抗腐蝕,抗震動，耐高溫，體積小，重量輕，靈活方便，特別能在惡劣環(huán)境下使用。電力系統(tǒng)變電站的避雷針，油田油藏的探測，都需要檢測微小電流和低電壓。傳統(tǒng) 的電力系統(tǒng)變電站的避雷針是一個獨立的器件，對于智能化管理變電站不相適應。傳統(tǒng)的油田油藏探測是通過發(fā)射出去的中子源反射波，由光電管接收微小電流，經 過多次放大傳輸?shù)降孛?，由于環(huán)境惡劣，對電子器件的要求十分苛刻，費用高，壽命短， 信號采集非常困難。目前已有很多有關電流和電壓傳感器的專利，但都是測量電流大于O. 1A。如中國專利公開號CN1183561的專利涉及的是一種光纖電流傳感器，它適合于電力系統(tǒng)高壓大電 流測試計量應用。中國專利公開號CN2060892的實用新型專利涉及到光纖大電流傳感器， 適用于l 0 2 106安培的直流，交流及脈沖電流的測量。中國專利公開號CN2093400的 專利也是一種用于測量大電流的新型光纖電流傳感器。中國專利公開號CN2769888的實 用新型專利公開了一種小電流傳感器，這個專利所采用的兩層屏蔽結構，既能保證傳感 器穿芯的特點，又能克服外界磁場的干擾。但其測量的電流值大于50raA。習知的技術普遍存在的問題是新型光纖類傳感器無法進行微小電流(0.02mA)和低 電壓(0. IV)檢測。發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是，克服光纖傳感器對小電流低電壓不敏感的問題， 而提供一種體積小，重量輕，結構簡單，制造方便的小電流低電壓光纖光柵傳感器。本實用新型所采用的技術方案是 一種小電流低電壓光纖光柵傳感器，包括有光源， 還設置有光耦合器、光纖光柵、壓電陶瓷、信號解調器，其中，光源通過傳輸光纖與光 耦合器的輸入端相接，光耦合器的一個輸出端通過傳輸光纖與平行設置在壓電陶瓷上的 光纖光柵一端相接，光耦合器的另一輸出端通過傳輸光纖與信號解調器相接，光纖光柵 的另一端為被測電信號的采集端，所述的壓電陶瓷連接被測電信號的正負極。所述的光纖光柵是通過粘接其與壓電陶瓷平行接觸面上的點而固定設置在壓電陶瓷上。所述的壓電陶瓷是由金屬薄片和涂敷在金屬薄片上的壓電陶瓷片構成。 所述的信號解調器是由線性濾波器、光電二極管、電子放大器、計算機控制部依次 串聯(lián)構成，其中線性濾波器的另一端通過傳輸光纖連接光耦合器的輸出端。所述的線性濾波器是長周期光纖光柵。本實用新型所采用的另一技術方案是 一種小電流低電壓光纖光柵傳感器，包括有 光源，還設置有光耦合器、光纖光柵、壓電陶瓷、信號解調器，外圓筒，其中，所述的 外圓筒為頂端開口，底端形成有通孔的筒形結構，壓電陶瓷固定蓋在外圓筒的頂端開口 上；所述的光源通過傳輸光纖與光耦合器的輸入端相接，光耦合器的一個輸出端通過傳 輸光纖與光纖光柵的一端相接，光耦合器的另一輸出端通過傳輸光纖與信號解調器相接， 所述的光纖光柵的另一端貫穿外圓筒底端的通孔進入圓筒內且垂直設置在壓電陶瓷上， 并構成被測電信號的采集端，所述的壓電陶瓷連接被測電信號的正負極。所述的光纖光柵的一端是通過粘接而固定設置在外圓筒下端的通孔處，光纖光柵的 另一端是通過粘接與其壓電陶瓷垂直相交點而固定設置在壓電陶瓷上。所述的壓電陶瓷是由金屬薄片和涂敷在金屬薄片上的壓電陶瓷片構成。所述的信號解調器是由線性濾波器、光電二極管、電子放大器、計算機控制部依次 串聯(lián)構成，其中線性濾波器的另一端通過傳輸光纖連接光耦合器的輸出端。所述的線性濾波器是長周期光纖光柵。本實用新型的小電流低電壓光纖光柵傳感器，體積小，重量輕，結構簡單，制造方 便，可以解決在這種惡劣環(huán)境下的信號采集和傳輸問題。并可以廣泛的應用于電力、石 油和各行各業(yè)的小電流、低電壓檢測中。
圖1是本實用新型第一實施例的結構示意圖； 圖2是本實用新型第二實施例的結構示意圖； 圖3是本實用新型中壓電陶瓷的結構示意圖； 圖4是本實用新型中信號解調器的結構示意圖。 其中-1:光源 2:傳輸光纖3:光耦合器 4:光纖光柵5:壓電陶瓷 5a:壓電陶瓷片5b:金屬薄片 6:被測電信號7:信號解調器 8:粘接點9:粘接點 10:電極11:電極 12:外圓筒13:線性濾波器 14:光電二極管15:電子放大器 16:計算機控制部具體實施方式
以下結合附圖給出具體實施例，進一步說明本實用新型的小電流低電壓光纖光柵傳 感器。如圖1所示，本實用新型的小電流低電壓光纖光柵傳感器，包括有光源l，還設置有 光耦合器3、光纖光柵4、壓電陶瓷5、信號解調器7，其中，光源l為寬帶光源通過傳 輸光纖2與光耦合器3的輸入端相接，光耦合器3的一個輸出端通過傳輸光纖2與平行 設置在壓電陶瓷5上的光纖光柵4 一端相接，光耦合器3的另一輸出端通過傳輸光纖2 與信號解調器7相接，光纖光柵4的另一端為被測電信號6的采集端，所述的壓電陶瓷5 連接被測電信號6的正負極10、 11。在此結構中的光纖光柵4是通過粘接其與壓電陶瓷 5平行接觸面上的點而固定設置在壓電陶瓷5上，并設有兩個粘接點，粘接光纖光柵傳感 器4的兩個粘接點都在壓電陶瓷片5上。本實用新型的小電流低電壓光纖光柵傳感器，其光纖光柵4與壓電陶瓷5的設置方 式還可以采用相互垂直設置的方式。具體結構如圖2所示，包括有光源l，還設置有光耦 合器3、光纖光柵4、壓電陶瓷5、信號解調器7，外圓筒12，其中，所述的外圓筒12 為頂端開口，底端形成有通孔的筒形結構，壓電陶瓷5固定蓋在外圓筒12的頂端開口上； 所述的光源1通過傳輸光纖2與光耦合器3的輸入端相接，光耦合器3的一個輸出端通 過傳輸光纖2與光纖光柵4的一端相接，光耦合器3的另一輸出端通過傳輸光纖2與信 號解調器7相接，所述的光纖光柵4的另一端貫穿外圓筒12底端的通孔進入圓筒12內 且垂直設置在壓電陶瓷5上，并構成被測電信號6的采集端，所述的壓電陶瓷5連接被 測電信號6的正負極10、 11。所述的光纖光柵4的一端是通過粘接而固定設置在外圓筒 12下端的通孔處，光纖光柵4的另一端是通過粘接與其壓電陶瓷5垂直相交點而固定設 置在壓電陶瓷5上，這時壓電陶瓷5上只有一個與光纖光柵4相連接的粘接點。上述兩種結構的粘接方法都可以用膠，例如353N，也可以用激光焊接。為了保證光 纖光柵傳感器4的壽命，在光纖光柵傳感器4表面涂敷了一層金屬保護模。如圖3所示，本實用新型的壓電陶瓷5是由金屬薄片5b和涂敷在金屬薄片5b上的 壓電陶瓷片5a構成，其中的金屬薄片5b和壓電陶瓷片5a分別連接被測電信號6的正負 極10、 11。所述的被測電信號6為電流源或電壓源。如圖4所示，本實用新型的信號解調器7是由線性濾波器13、光電二極管14、電子 放大器15、計算機控制部16依次串聯(lián)構成，其中線性濾波器13的另一端通過傳輸光纖 2連接光耦合器3的輸出端。線性濾波器13的線性范圍必須2. 5倍于小電流低電壓光纖 光柵傳感器中光纖光柵傳感器4的變化范圍。所以線性濾波器13可以是長周期光纖光柵。以上所述僅是本實用新型專利的較佳實施例而已，并非對本專利作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作任何簡單修改、等同變化和修飾，均 屬于本實用新型專利技術方案的范圍內。
權利要求1.一種小電流低電壓光纖光柵傳感器，包括有光源(1)，其特征在于，還設置有光耦合器(3)、光纖光柵(4)、壓電陶瓷(5)、信號解調器(7)，其中，光源(1)通過傳輸光纖(2)與光耦合器(3)的輸入端相接，光耦合器(3)的一個輸出端通過傳輸光纖(2)與平行設置在壓電陶瓷(5)上的光纖光柵(4)一端相接，光耦合器(3)的另一輸出端通過傳輸光纖(2)與信號解調器(7)相接，光纖光柵(4)的另一端為被測電信號(6)的采集端，所述的壓電陶瓷(5)連接被測電信號(6)的正負極(10、11)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的小電流低電壓光纖光柵傳感器，其特征在于，所述的光纖 光柵(4)是通過粘接其與壓電陶瓷(5)平行接觸面上的點而固定設置在壓電陶瓷(5) 上。
3. 根據(jù)權利要求l所述的小電流低電壓光纖光柵傳感器，其特征在于，所述的壓電 陶瓷(5)是由金屬薄片(5b)和涂敷在金屬薄片(5b)上的壓電陶瓷片(5a)構成。
4. 根據(jù)權利要求l所述的小電流低電壓光纖光柵傳感器，其特征在于，所述的信號 解調器(7)是由線性濾波器(13)、光電二極管(14)、電子放大器(15)、計算機控 制部(16)依次串聯(lián)構成，其中線性濾波器(13)的另一端通過傳輸光纖(2)連接光耦 合器(3)的輸出端。
5. 根據(jù)權利要求4所述的小電流低電壓光纖光柵傳感器，其特征在于，所述的線性 濾波器(13)是長周期光纖光柵。
6. —種小電流低電壓光纖光柵傳感器，包括有光源(1)，其特征在于，還設置有 光耦合器(3)、光纖光柵(4)、壓電陶瓷(5)、信號解調器(7)，外圓筒(12)， 其中，所述的外圓筒(12)為頂端開口，底端形成有通孔的筒形結構，壓電陶瓷(5)固 定蓋在外圓筒(12)的頂端開口上；所述的光源(1)通過傳輸光纖(2)與光耦合器(3) 的輸入端相接，光耦合器(3)的一個輸出端通過傳輸光纖(2)與光纖光柵(4)的一端 相接，光耦合器(3)的另一輸出端通過傳輸光纖(2)與信號解調器(7)相接，所述的 光纖光柵(4)的另一端貫穿外圓筒(12)底端的通孔進入圓筒(12)內且垂直設置在壓 電陶瓷(5)上，并構成被測電信號(6)的采集端，所述的壓電陶瓷(5)連接被測電信 號(6)的正負極(10、 11)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的小電流低電壓光纖光柵傳感器，其特征在于，所述的光纖 光柵(4)的一端是通過粘接而固定設置在外圓筒(12)下端的通孔處，光纖光柵(4) 的另一端是通過粘接與其壓電陶瓷(5)垂直相交點而固定設置在壓電陶瓷(5)上。
8. 根據(jù)權利要求6所述的小電流低電壓光纖光柵傳感器，其特征在于，所述的壓電 陶瓷(5)是由金屬薄片(5b)和涂敷在金屬薄片(5b)上的壓電陶瓷片(5a)構成。
9. 根據(jù)權利要求6所述的小電流低電壓光纖光柵傳感器，其特征在于，所述的信號 解調器(7)是由線性濾波器(13)、光電二極管(14)、電子放大器(15)、計算機控 制部(16)依次串聯(lián)構成，其中線性濾波器(13)的另一端通過傳輸光纖(2)連接光耦合器(3)的輸出端。
10.根據(jù)權利要求6所述的小電流低電壓光纖光柵傳感器，其特征在于，所述的線 性濾波器(13)是長周期光纖光柵。
專利摘要一種小電流低電壓光纖光柵傳感器，有光源，光耦合器、光纖光柵、壓電陶瓷、信號解調器。其中的光源通過傳輸光纖與光耦合器的輸入端相接，光耦合器的一個輸出端通過傳輸光纖與平行設置在壓電陶瓷上的光纖光柵一端相接，光耦合器的另一輸出端通過傳輸光纖與信號解調器相接，光纖光柵的另一端為被測電信號的采集端，壓電陶瓷連接被測電信號的正負極。光纖光柵可以是平行的固定設置在壓電陶瓷上，還可以是垂直的固定設置在壓電陶瓷上。壓電陶瓷是由金屬薄片和涂敷在金屬薄片上的壓電陶瓷片構成。本實用新型體積小，重量輕，結構簡單，制造方便，可以解決在這種惡劣環(huán)境下的信號采集和傳輸問題。并可以廣泛的應用于電力、石油和各行各業(yè)的小電流、低電壓檢測中。
文檔編號G01R15/24GK201100865SQ20072009726
公開日2008年8月13日 申請日期2007年8月28日 優(yōu)先權日2007年8月28日
發(fā)明者劉志國, 楊翔鵬, 董蘇珊 申請人:天津愛天光電子科技有限公司