基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器。電流傳感器包括導(dǎo)磁回路、傳感頭、光纖耦合器、光譜儀和寬譜光源；導(dǎo)磁回路為矩形回路，其一邊開(kāi)有狹縫，狹縫兩側(cè)的導(dǎo)磁體為兩個(gè)相對(duì)的錐形，兩錐形的頂端均為圓形；傳感頭置于兩錐形的頂端之間，傳感頭的徑向平行于兩錐形的頂端平面；寬譜光源發(fā)出的寬譜光經(jīng)過(guò)光纖耦合器后進(jìn)入傳感頭，經(jīng)傳感頭反射的光信號(hào)通過(guò)光纖耦合器進(jìn)入光譜儀。本發(fā)明的上述技術(shù)能避免基于法拉第效應(yīng)電流傳感器的雙折射問(wèn)題和基于超磁致伸縮材料電流傳感器磁滯迴線的問(wèn)題，通過(guò)雙錐形導(dǎo)磁回路能夠使被測(cè)導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)匯聚到傳感頭上，大大提高傳感頭處電流到磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)化效率及電流測(cè)量靈敏度。
【專利說(shuō)明】
基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電流傳感技術(shù)，尤其涉及一種基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)實(shí)現(xiàn)途徑不同，目前的光纖電流傳感器主要分為兩類：（1)基于法拉第效應(yīng)的 光纖電流傳感器。這種傳感器具有絕緣性好、測(cè)量范圍大等優(yōu)點(diǎn)，但存在光纖Verdet常數(shù)偏 低和光纖雙折射難以克服的問(wèn)題。（2)基于超磁致伸縮材料(GMM)的光纖電流傳感器。此類 傳感器難以克服GMM材料的固有磁滯非線性，而且傳感頭難以小型化。
[0003] 磁流體是應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展而產(chǎn)生的一種超順磁特性液體功能材料，幾乎無(wú)固體磁 性物質(zhì)所具有的磁滯現(xiàn)象，其折射率隨外加磁場(chǎng)在一定范圍內(nèi)呈線性變化，且易于與光纖 相結(jié)合。目前，存在將磁流體與光纖相結(jié)合的電流傳感器技術(shù)，該技術(shù)可彌補(bǔ)基于法拉第效 應(yīng)和基于GMM材料的電流傳感器的缺憾，如CN 201510423585.2披露了一種基于磁流體的電 流傳感器，然而，該基于磁流體的電流傳感器的電流測(cè)量靈敏度仍然不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本 理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān) 鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念， 以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005] 鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，以至少解決現(xiàn) 有的基于磁流體的電流傳感器的電流測(cè)量靈敏度不高的問(wèn)題。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，該基 于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器包括導(dǎo)磁回路、傳感頭、光纖耦合器、光譜儀以及寬譜光 源;其中，導(dǎo)磁回路為矩形回路，導(dǎo)磁回路的一個(gè)邊上開(kāi)有狹縫，狹縫兩側(cè)的導(dǎo)磁體為兩個(gè) 相對(duì)的錐形，該兩個(gè)錐形的頂端均為圓形;傳感頭置于兩個(gè)錐形的頂端之間，且傳感頭的徑 向平行于兩個(gè)錐形的頂端平面；寬譜光源發(fā)出的寬譜光經(jīng)過(guò)光纖耦合器后進(jìn)入傳感頭，經(jīng) 傳感頭反射的光信號(hào)通過(guò)光纖耦合器進(jìn)入光譜儀。
[0007] 進(jìn)一步地，傳感頭包括單模光纖部分、空芯光纖部分以及熊貓光纖部分;其中，單 模光纖部分的一端與空芯光纖部分的一端相熔接，空芯光纖部分的另一端與熊貓光纖部分 相熔接，空芯光纖部分內(nèi)部為光纖微腔;熊貓光纖部分的側(cè)面上開(kāi)有一個(gè)孔，作為熊貓光纖 部分的側(cè)孔，側(cè)孔僅與熊貓光纖部分的兩個(gè)氣孔之一相連通;熊貓光纖部分的暴露端面上 的、與側(cè)孔相連通的氣孔被封閉;光纖微腔內(nèi)填充有磁流體。
[0008] 進(jìn)一步地，空芯光纖部分的長(zhǎng)度為50lim-200WI1，熊貓光纖部分的外徑與單模光纖 部分的外徑均為125WH，熊貓光纖部分的包層內(nèi)兩個(gè)氣孔直徑為10wii-30iim，兩個(gè)氣孔中心 間距為25ym-60iim，熊貓光纖部分的長(zhǎng)度為10mm-20mm，側(cè)孔距尚熊貓光纖部分與空芯光纖 部分的恪接點(diǎn)2mm-5mm。
[0009] 進(jìn)一步地，兩個(gè)錐形的頂端均為直徑在30mm - 50mm之間的圓形，兩個(gè)錐形的頂端 之間的距離在之間。
[0010] 進(jìn)一步地，寬譜光源的光譜范圍為1300nm-1600nm。
[0011 ] 進(jìn)一步地，導(dǎo)磁回路的截面尺寸為30mm* 30_。
[0012]本發(fā)明的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，不僅能夠避免基于法拉第效應(yīng)電 流傳感器的雙折射問(wèn)題，同時(shí)能夠解決基于超磁致伸縮材料電流傳感器磁滯迴線的問(wèn)題。 此外，通過(guò)雙錐形導(dǎo)磁回路，本發(fā)明的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器能夠使得被測(cè) 導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)匯聚到傳感頭上，大大提高傳感頭處電流到磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)化效率及電流測(cè)量靈 敏度。
[0013]通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu) 點(diǎn)將更加明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 本發(fā)明可以通過(guò)參考下文中結(jié)合附圖所給出的描述而得到更好的理解，其中在所 有附圖中使用了相同或相似的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同或者相似的部件。所述附圖連同下面的 詳細(xì)說(shuō)明一起包含在本說(shuō)明書(shū)中并且形成本說(shuō)明書(shū)的一部分，而且用來(lái)進(jìn)一步舉例說(shuō)明本 發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和解釋本發(fā)明的原理和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中：
[0015] 圖1是示出本發(fā)明的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0016] 圖2是示出圖1所示的傳感頭的一種可能結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0017] 圖3是示出用于制作本發(fā)明的傳感頭的制作方法的一種示例性處理的流程圖；
[0018] 圖4是導(dǎo)磁回路及錐形區(qū)磁場(chǎng)分布示意圖。
[0019] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，附圖中的元件僅僅是為了簡(jiǎn)單和清楚起見(jiàn)而示出的， 而且不一定是按比例繪制的。例如，附圖中某些元件的尺寸可能相對(duì)于其他元件放大了，以 便有助于提高對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 在下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡(jiǎn)明起見(jiàn)， 在說(shuō)明書(shū)中并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開(kāi)發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)施 例的過(guò)程中必須做出很多特定于實(shí)施方式的決定，以便實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符 合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會(huì)隨著實(shí)施方式的不同而有 所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開(kāi)發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的，但對(duì)得益于本公開(kāi) 內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這種開(kāi)發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。
[0021] 在此，還需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中 僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明 關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。
[0022] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，該基于導(dǎo)磁回 路及磁流體的電流傳感器包括導(dǎo)磁回路、傳感頭、光纖耦合器、光譜儀以及寬譜光源;其中， 導(dǎo)磁回路為矩形回路，導(dǎo)磁回路的一個(gè)邊上開(kāi)有狹縫，狹縫兩側(cè)的導(dǎo)磁體為兩個(gè)相對(duì)的錐 形，該兩個(gè)錐形的頂端均為圓形;傳感頭置于兩個(gè)錐形的頂端之間，且傳感頭的徑向平行于 兩個(gè)錐形的頂端平面；寬譜光源發(fā)出的寬譜光經(jīng)過(guò)光纖耦合器后進(jìn)入傳感頭，經(jīng)傳感頭反 射的光信號(hào)通過(guò)光纖耦合器進(jìn)入光譜儀。
[0023] 下面結(jié)合圖1來(lái)描述本發(fā)明的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器的一個(gè)示例。 如圖1所示，本發(fā)明的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器100包括導(dǎo)磁回路1-1、傳感頭1-2、光纖耦合器1-3、光譜儀1-4以及寬譜光源1-5。
[0024] 導(dǎo)磁回路1-1為矩形回路，如圖1所示，在導(dǎo)磁回路1-1的一個(gè)邊上開(kāi)有狹縫，該狹 縫兩側(cè)的導(dǎo)磁體為兩個(gè)相對(duì)的錐形，該兩個(gè)錐形的頂端均為圓形。兩個(gè)錐形的頂端例如均 為直徑在3 0mm-5 0mm之間的圓形，兩個(gè)錐形的頂端之間的距離例如在1 mm- 3mm之間。導(dǎo)磁回 路1-1的截面例如為30mm* 30mm的正方形截面。
[0025] 傳感頭1-2置于以上兩個(gè)錐形的頂端之間，且傳感頭1-2的徑向平行于兩個(gè)錐形的 頂端平面。
[0026] 寬譜光源1-5通過(guò)光纖連接光纖耦合器1-3,光纖耦合器1-3通過(guò)光纖連接傳感頭 1-2，而光譜儀1-4也通過(guò)光纖連接光纖耦合器1-3。這樣，寬譜光源1-5發(fā)出的寬譜光經(jīng)過(guò)光 纖耦合器1-3后進(jìn)入傳感頭1-2,經(jīng)傳感頭1-2反射的光信號(hào)通過(guò)光纖耦合器1-3進(jìn)入光譜儀 1-4。其中，寬譜光源1-5的光譜范圍例如為1300nm-1600nm〇
[0027] 相比于CN 201510423585.2中的電流傳感器，本發(fā)明的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的 電流傳感器能夠通過(guò)錐形導(dǎo)磁回路，而使被測(cè)導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)匯聚到傳感頭上，因此能夠 大大提高傳感頭處電流到磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)化效率以及電流測(cè)量靈敏度。而CN 201510423585.2中 的電流傳感器并未考慮到被測(cè)導(dǎo)線在傳感頭處產(chǎn)生磁場(chǎng)效率的問(wèn)題，實(shí)際上，導(dǎo)線在傳感 頭處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的效率很低，導(dǎo)致該電流傳感器的電流測(cè)量靈敏度不高。
[0028]根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)方式，如圖2所不，傳感頭1-2可以包括單模光纖部分2-1、空芯光纖 部分2-2以及熊貓光纖部分2-3。其中，單模光纖部分2-1的一端與空芯光纖部分2-2的一端 相熔接，空芯光纖部分2-2的另一端與熊貓光纖部分2-3的一端相熔接，空芯光纖部分2-2的 內(nèi)部為光纖微腔。熊貓光纖部分2-3的側(cè)面上開(kāi)有一個(gè)孔，作為熊貓光纖部分2-3的側(cè)孔(其 中偵吼未在圖2中示出），該側(cè)孔僅與熊貓光纖部分2-3的兩個(gè)氣孔之一相連通。熊貓光纖部 分2-3的暴露端（即其未與空芯光纖部分2-2熔接的那端)端面上的、與側(cè)孔相連通的氣孔被 封閉（例如通過(guò)樹(shù)脂膠將該氣孔堵死）。光纖微腔內(nèi)填充有磁流體，并且磁流體充滿整個(gè)光 纖微腔。
[0029] 光纖微腔體積非常小，能與錐形磁路有效結(jié)合，使相同導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)更多 地聚集到光纖微腔內(nèi)的磁流體上，導(dǎo)致磁流體的折射率產(chǎn)生更大的變化，進(jìn)而使通過(guò)光纖 微腔的光的干涉譜有更大的頻移，從而提高電流的測(cè)量靈敏度。
[0030] 以上實(shí)現(xiàn)方式與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，現(xiàn)有技術(shù)通常將粘貼有光纖光柵的GMM與磁 路結(jié)合，利用GMM的磁致伸縮特性通過(guò)檢測(cè)光纖光柵的光譜變化實(shí)現(xiàn)電流測(cè)量，盡管此方法 也能將導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集到傳感頭上，但是GMM存在固有磁滯迴線特性，限制了此種 方法的測(cè)量靈敏度的提高；而本發(fā)明所利用的磁流體是一種超順磁特性液體，不存在磁滯 迴線特性，因此，通過(guò)磁路聚磁的方式可以極大提高靈敏度。
[0031]熊貓光纖部分2-3上的側(cè)孔的直徑尺寸例如為3M1-20M1，其可以采用飛秒激光打 孔方式實(shí)現(xiàn)。
[0032] 其中，空芯光纖部分2-2的長(zhǎng)度例如為50WI1 - 200iim。熊貓光纖部分2-3的外徑與單 模光纖部分2-1的外徑相同，例如均為125wii。熊貓光纖部分2-3的包層內(nèi)兩個(gè)氣孔直徑例如 為l〇Mi-30iim，兩個(gè)氣孔中心間距例如為25Mi-60iim，熊貓光纖部分2-3的長(zhǎng)度例如為10mm- 20mm。側(cè)孔例如距離熊貓光纖部分2-3與空芯光纖部分2-2的熔接點(diǎn)2mm-5mm。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 明，采用以上參數(shù)的傳感頭能夠進(jìn)一步提高電流的測(cè)量靈敏度。
[0033]下面結(jié)合圖3描述用于制作本發(fā)明的傳感頭的制作方法的一個(gè)示例的處理流程 300 〇
[0034] 如圖3所示，處理流程300開(kāi)始之后，執(zhí)行步驟S310。
[0035]在步驟S310中，將目標(biāo)單模光纖與目標(biāo)空芯光纖熔接，采用與熔接兩根單模光纖 時(shí)相同的放電強(qiáng)度。然后執(zhí)行步驟S320。
[0036]在步驟S320中，以目標(biāo)單模光纖與目標(biāo)空芯光纖的熔接點(diǎn)為起點(diǎn)，在目標(biāo)空芯光 纖上截取一段空芯光纖，將此段空芯光纖的自由端與目標(biāo)熊貓光纖熔接，采用熔接兩根單 模光纖時(shí)的放電強(qiáng)度的1/3至2/3，以在目標(biāo)單模光纖與目標(biāo)熊貓光纖之間形成一個(gè)光纖微 腔。接著執(zhí)行步驟S330。
[0037] 在步驟S330中，以目標(biāo)空芯光纖與目標(biāo)熊貓光纖的熔接點(diǎn)為起點(diǎn)，在目標(biāo)熊貓光 纖上截取一段熊貓光纖。接著執(zhí)行步驟S340。
[0038] 在步驟S340中，在目標(biāo)熊貓光纖的側(cè)面上開(kāi)一側(cè)孔，使側(cè)孔僅與目標(biāo)熊貓光纖的 兩個(gè)氣孔中的一個(gè)相連通。然后執(zhí)行步驟S350。
[0039]在步驟S350中，在顯微鏡下將目標(biāo)熊貓光纖的自由端端面放大，將與側(cè)孔相連通 的目標(biāo)熊貓光纖的氣孔堵死。然后執(zhí)行步驟S360。
[0040]在步驟S360中，將目標(biāo)熊貓光纖的自由端插入磁流體中，并使目標(biāo)熊貓光纖的側(cè) 孔暴露在空氣中，利用毛細(xì)現(xiàn)象將磁流體填充到光纖微腔內(nèi)。處理流程300結(jié)束。
[0041 ]根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)方式，在目標(biāo)空芯光纖上截取的一段空芯光纖的長(zhǎng)度為50WI1-200ii m，光纖微腔的長(zhǎng)度為50M1-200WI1;目標(biāo)熊貓光纖的外徑與目標(biāo)單模光纖的外徑均為125y m，目標(biāo)熊貓光纖的包層內(nèi)兩個(gè)氣孔直徑為10wii-30iim，兩個(gè)氣孔中心間距為25圓-60圓，目 標(biāo)熊貓光纖的長(zhǎng)度為l〇mm-20mm;側(cè)孔距尚目標(biāo)熊貓光纖與目標(biāo)空芯光纖的恪接點(diǎn)2mm- 5mm 〇
[0042]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用以上方法制作的傳感頭能夠提高電流的測(cè)量靈敏度。
[0043] 應(yīng)用示例1
[0044] 下面描述本發(fā)明的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器100的一個(gè)應(yīng)用示例。
[0045] 如圖1所示，電流傳感器100在測(cè)量電流時(shí)，將導(dǎo)磁回路1-1套在被測(cè)導(dǎo)線上，使得 被測(cè)導(dǎo)線由導(dǎo)磁回路1 _ 1的空腔中心通過(guò)，導(dǎo)磁回路1 _ 1感應(yīng)被測(cè)電流，并將在磁路內(nèi)產(chǎn)生 的磁場(chǎng)匯聚于到傳感頭1-2上。在磁場(chǎng)的作用下，磁流體會(huì)產(chǎn)生磁致折變效應(yīng)，其折射率隨 磁場(chǎng)的變化而變化，進(jìn)而導(dǎo)致光纖微腔光程的變化，從而使得光纖微腔的干涉譜平移，通過(guò) 檢測(cè)干涉譜平移的大小即可獲得被測(cè)電流的大小。
[0046] 寬譜光源1-5采用43￡光源，其光譜范圍為130〇11111-160〇11111，發(fā)出的寬譜光經(jīng)1\2光 纖耦合器(作為光纖耦合器1-3的示例)后，進(jìn)入傳感頭1_2(磁流體光纖微腔），經(jīng)傳感頭1-2 反射的光信號(hào)通過(guò)上述1X2光纖耦合器進(jìn)入光譜儀1-4,然后再通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的 處理。
[0047] 本發(fā)明的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器100是基于琺珀干涉儀原理實(shí)現(xiàn) 的，由于設(shè)計(jì)為反射式結(jié)構(gòu)，所以光譜儀1-4接收到的干涉譜信號(hào)可以表示為：
[0048] 公式一
[0049] 式中，I為光強(qiáng)，Ri為單模光纖部分與磁流體連接處的反射率，R2為磁流體與熊貓光 纖部分連接處的反射率，c為光在磁流體通過(guò)的單程損耗，是磁流體光纖微腔的光程差，可 由下式表示：
[0050] 公式二
[0051 ]其中，n為磁流體的折射率，L為光纖微腔的長(zhǎng)度，A為光波的波長(zhǎng)。
[0052]磁流體具有磁致折變特性，電流傳感器100就是利用磁流體的這種特性實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng) 傳感的。導(dǎo)磁回路1 _ 1將導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)磁路加載到傳感頭上，在磁場(chǎng)的作用下， 磁流體的折射率變化，導(dǎo)致光纖微腔的光程差變化，進(jìn)而導(dǎo)致磁流體光纖微腔干涉譜平移。 干涉譜平移量與被測(cè)電流的大小在一定范圍內(nèi)呈線性，利用此關(guān)系通過(guò)測(cè)量光纖微腔干涉 譜平移量的大小，即可獲得被測(cè)磁場(chǎng)的大小。
[0053]圖4是導(dǎo)磁回路及錐形區(qū)磁場(chǎng)分布示意圖。如圖4所示，導(dǎo)磁回路1-1形狀為矩形回 路，截面尺寸為30mm * 30mm(正方形截面），其中一臂上開(kāi)有一狹縫，且狹縫處導(dǎo)磁體為兩個(gè) 相對(duì)的錐形，兩錐形頂端均為直徑在30mm - 50mm之間的圓形，兩錐形頂端之間的距離在 之間，傳感頭置于兩錐形頂端之間，且傳感頭經(jīng)向平行于兩錐形頂端平面。如圖4所 示的仿真結(jié)果表明，被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)主要集中在錐形頂端，錐形頂端磁場(chǎng)明顯高于周 圍磁場(chǎng)了，因此導(dǎo)磁回路1-1大大提高了傳感頭1-2處電流到磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而提高了電 流的測(cè)量靈敏度。
[0054] 應(yīng)用示例2
[0055]下面描述用于制作本發(fā)明的傳感頭的一個(gè)應(yīng)用示例。
[0056]首先將普通單模光纖(作為目標(biāo)單模光纖的示例）與空芯光纖(作為目標(biāo)空芯光纖 的示例)熔接，熔接采用的放電強(qiáng)度與正常情況下熔接兩根普通單模光纖的強(qiáng)度相同。 [0057]然后，以普通單模光纖與空芯光纖的熔接點(diǎn)為起點(diǎn)，在空芯光纖上截取長(zhǎng)度在50y m - 200WI1之間的一段空芯光纖，將此段空芯光纖的自由端與熊貓光纖(作為目標(biāo)熊貓光纖 的示例)熔接。其中，熊貓光纖的外徑與普通單模光纖的外徑尺寸相同，均為125wn，熊貓光 纖包層內(nèi)雙孔直徑為10M1-30M1，雙孔中心間距為25M1-60M1?？招竟饫w與熊貓光纖熔接采 用的放電強(qiáng)度是正常情況下熔接兩根普通單模光纖的放電強(qiáng)度的1/3至2/3。這樣，在普通 單模光纖與熊貓光纖之間就會(huì)形成長(zhǎng)度在50M1-200M1的光纖微腔。
[0058] 以普通單模光纖與熊貓光纖的熔接點(diǎn)為起點(diǎn)，在熊貓光纖上截取一段長(zhǎng)度在 10mm-20mm之間的熊貓光纖，然后在距離普通單模光纖與熊貓光纖的熔接點(diǎn)2mm - 5mm處的 熊貓光纖的側(cè)面上開(kāi)一小孔(可飛秒激光打此孔），使其僅與熊貓光纖兩個(gè)氣孔中的一個(gè)相 連通。
[0059] 接著，在顯微鏡下將熊貓光纖的端面放大，然后用樹(shù)脂膠將與側(cè)孔相連通的熊貓 光纖的氣孔堵死。
[0060] 這樣，將熊貓光纖的自由端插入磁流體中，保證熊貓光纖的側(cè)孔暴露在空氣中，利 用毛細(xì)現(xiàn)象將磁流體填充到光纖微腔內(nèi)。
[0061] 由此而制得的傳感頭具有如圖2所示的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，在制成的傳感頭中，目標(biāo) 單模光纖的部分對(duì)應(yīng)于圖2所示的單模光纖部分2-1，目標(biāo)空芯光纖的部分對(duì)應(yīng)于圖2所示 的空芯光纖部分2-2,而目標(biāo)熊貓光纖的的部分對(duì)應(yīng)于圖2所示的熊貓光纖部分2-3。
[0062] 盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域 內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意， 本說(shuō)明書(shū)中使用的語(yǔ)言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限 定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍和精神的情況下，對(duì)于本 技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)許多修改和變更都是顯而易見(jiàn)的。對(duì)于本發(fā)明的范圍，對(duì)本 發(fā)明所做的公開(kāi)是說(shuō)明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，其特征在于，所述基于導(dǎo)磁回路及磁流體的 電流傳感器包括導(dǎo)磁回路、傳感頭、光纖耦合器、光譜儀以及寬譜光源； 其中，所述導(dǎo)磁回路為矩形回路，所述導(dǎo)磁回路的一個(gè)邊上開(kāi)有狹縫，所述狹縫兩側(cè)的 導(dǎo)磁體為兩個(gè)相對(duì)的錐形，該兩個(gè)錐形的頂端均為圓形； 所述傳感頭置于所述兩個(gè)錐形的頂端之間，且所述傳感頭的徑向平行于所述兩個(gè)錐形 的頂端平面； 所述寬譜光源發(fā)出的寬譜光經(jīng)過(guò)所述光纖耦合器后進(jìn)入所述傳感頭，經(jīng)所述傳感頭反 射的光信號(hào)通過(guò)所述光纖耦合器進(jìn)入所述光譜儀。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，其特征在于，所述傳感 頭包括單模光纖部分、空芯光纖部分以及熊貓光纖部分； 其中，所述單模光纖部分的一端與所述空芯光纖部分的一端相熔接，所述空芯光纖部 分的另一端與所述熊貓光纖部分相熔接，所述空芯光纖部分內(nèi)部為光纖微腔;所述熊貓光 纖部分的側(cè)面上開(kāi)有一個(gè)孔，作為所述熊貓光纖部分的側(cè)孔，所述側(cè)孔僅與所述熊貓光纖 部分的兩個(gè)氣孔之一相連通;所述熊貓光纖部分的暴露端面上的、與所述側(cè)孔相連通的氣 孔被封閉;所述光纖微腔內(nèi)填充有磁流體。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，其特征在于，所述空芯 光纖部分的長(zhǎng)度為50μπι-200μπι，所述熊貓光纖部分的外徑與所述單模光纖部分的外徑均 為125μπι，所述熊貓光纖部分的包層內(nèi)兩個(gè)氣孔直徑為10μπι-30μπι，所述兩個(gè)氣孔中心間距 為25μηι-60μηι，所述熊貓光纖部分的長(zhǎng)度為IOmm-20mm，所述側(cè)孔距尚所述熊貓光纖部分與 所述空芯光纖部分的恪接點(diǎn)2mm-5mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，其特征在 于，所述兩個(gè)錐形的頂端均為直徑在30mm-50mm之間的圓形，所述兩個(gè)錐形的頂端之間的 距離在之間。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，其特征在 于，所述寬譜光源的光譜范圍為1300nm-1600nm〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于導(dǎo)磁回路及磁流體的電流傳感器，其特征在 于，所述導(dǎo)磁回路的截面尺寸為30mm* 30mm。
【文檔編號(hào)】G01R15/14GK105911328SQ201610393523
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】楊玉強(qiáng), 葛偉, 楊群
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)