新型偏振光子晶體電流探頭的製作方法
2023-04-28 17:05:01 1
專利名稱：新型偏振光子晶體電流探頭的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於強電技術領域，涉及一種電流探頭，尤其涉及一種新型偏振光子晶體電流探頭。
背景技術：
強電產業中，隨著民用電力系統的快速發展，幹路容量越來越大，傳輸網電壓越來越高；弱電產業中，電路板的設計水平越來越高，數據傳輸速率越來越快，在平時的測量中需要進行嚴格的各種測試，以保證在設計生產中達到預期指標電流探頭是用來測量線路板以及線路上的電流值。目前的電子產業高速發展對於傳統意義上的電流測試方案提出了嚴峻的挑戰，行業裡也越來越需要高帶寬、高靈敏度、高精度的電流測試方案。目前大多數的電流測試方法為使用電流表測試，該方法需要將測試電纜剪開，並將兩端接入電流表的兩極上，通過讀數顯示實時的電流值。但是這種方法也有很大的缺點。 由於電流表的內部結構原因，使其所測電流具有明顯的誤差，所以不能達到高精度，此外由於電流表相應速度慢，無法對連續變化的電流進行測試，即使可以測試，也不能達到很高的測試帶寬。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種新型偏振光子晶體電流探頭，具有良好的磁光效應。為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案—種新型偏振光子晶體電流探頭，所述電流探頭包括密封的機械封裝結構，該機械封裝結構內密封有光子晶體、偏振檢測器、MCU、偏振控制器、AD/DA轉換模塊；所述光子晶體、偏振檢測器、MCU、偏振控制器、AD/DA轉換模塊依次連接。作為本實用新型的一種優選方案，所述光子晶體靠近機械封裝結構的一端設置； 所述機械封裝結構包括一掛鈎，該掛鈎設置在靠近光子晶體的一端。作為本實用新型的一種優選方案，所述機械封裝結構為一中空的殼體。作為本實用新型的一種優選方案，所述電流探頭進一步包括光源驅動器，光子晶體、偏振檢測器、MCU、光源驅動器、偏振控制器、AD/DA轉換模塊依次連接。本實用新型的有益效果在於本實用新型提出的新型偏振光子晶體電流探頭，主要應用了一種新型的晶體，該晶體具有良好的磁光效應，根據麥克斯韋方程，電流將產生磁場。磁場導致內部結構直接作用於磁光晶體，最後通過測量光的偏振態變化從而對電流進行測試。
圖1為偏振光子晶體探頭的使用示意圖。[0013]圖2為偏振光子晶體探頭內部結構示意圖。圖3為偏振光子晶體探頭原理及模塊示意圖。圖4為偏振光子晶體探頭外部連接結構圖。附圖標註如下21 導線，電流方向如圖箭頭方向所示；22 機械封裝結構(探頭主體外殼)；23 :DA採集卡電路板；24 偏振控制驅動電路板；25:光子晶體。41 光子晶體探頭；42 光源輸出保偏光纖及驅動電源輸入電纜；43:同軸電纜；44 示波器；45:光源及驅動電源。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的優選實施例。實施例一請參閱圖1、圖2、圖3，本實用新型揭示了一種新型偏振光子晶體電流探頭，所述電流探頭包括密封的機械封裝結構22，該機械封裝結構22內密封有AD/DA轉換模塊23、偏振控制驅動電路板對、光子晶體25依次連接。偏振控制驅動電路板M內集成了偏振檢測器、MCU、光源驅動器、偏振控制器；所述光子晶體、偏振檢測器、MCU、光源驅動器、偏振控制器、AD/DA轉換模塊依次連接。所述機械封裝結構為一中空的殼體。所述光子晶體靠近機械封裝結構的一端設置；所述機械封裝結構包括一掛鈎，該掛鈎設置在靠近光子晶體的一端。實施例二本實施例揭示了一種新型偏振光子晶體電流探頭，電流探頭的組成及原理如下[0034]光源部分光源部分採用1550nm波長的通訊用光源模塊，該模塊具有體積小、相對功率大等優點，可以通過簡單的電路模塊進行驅動，通過調節功率大小，可以控制電流表的量程。光路部分在電流探頭的內部，所有傳輸光纖均採用熊貓保偏光纖，因為在以光學偏振檢測為基礎的幹涉型光纖傳感器中，使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變，提高相干信躁比， 以實現對電流的高精度測量。機械結構經機械設計，將光纖完全封裝，為方便室外測量，採用IP66防水規格。採用絕緣材料，以防止EMI等幹擾。該機械結構，可以將電線外圈包裹，使磁光晶體極可能貼近傳輸線， 可以最大程度的減小誤差。原理設計[0041]本實用新型的核心傳感器為探頭內部的磁光晶體，該晶體採用釔鐵石榴石材料， 該材料在1550nm波段具有良好的磁光效應，即法拉第效應當線偏振光透過放置磁場中的物質，沿著磁場方向傳播時，光的偏振面發生旋轉的現象，簡記為MCB。法拉第旋轉(用旋轉角θ F表示)和樣品長度1、磁感應強度B有以下關係0F = V1B，V是與物質性質、光的頻率有關的常數，稱為費爾德常數。而電流於磁場存在H = nl/L關係，其中H為磁場強度，η為線圈匝數，I為電流強度，L為線圈長度。由此可知，θ F於電流強度存在正比關係，由此可通過監測法拉第旋轉角來測量電流強度。數據處理部分可以通過檢偏器等元件再將法拉第旋轉角轉化為電壓變量，通過BNC接頭於示波器相連，由於示波器是基於電壓測量的，因此該探頭的信號帶寬將由示波器決定。1.電流方向如圖1箭頭所指方向。用戶可以將探頭套在電線21上，由於光也是電磁波，根據麥克斯韋方程可以得知變化的電流產生變化的磁場，恆定的電流產生恆定的磁場，所以電流激發電磁場，電磁場激發光子晶體產生法拉第效應，使光信號產生法拉第旋角。2.光信號經過偏振檢測器，偏振檢測器檢測到偏振態，經比較得到法拉第旋角，從而得到磁場強度的值，經過MCU採集模塊後，轉化為數字電壓信號輸出，進入示波器內部。3.由於光源功率較大，示波器44有源探頭不能進行驅動，如圖4所示，故採用外接模塊，經過保偏光纖進入探頭內部，進而通過光子晶體。光子晶體探頭41、同軸電纜43、示波器44、光源及驅動電源45、光源輸出保偏光纖及驅動電源輸入電纜42依次連接。綜上所述，本實用新型提出的新型偏振光子晶體電流探頭，主要應用了一種新 型的晶體，該晶體具有良好的磁光效應，根據麥克斯韋方程，電流將產生磁場。磁場導致內部結構直接作用於磁光晶體，最後通過測量光的偏振態變化從而對電流進行測試。這裡本實用新型的描述和應用是說明性的，並非想將本實用新型的範圍限制在上述實施例中。這裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本實用新型的精神或本質特徵的情況下，本實用新型可以以其它形式、結構、布置、比例， 以及用其它組件、材料和部件來實現。在不脫離本實用新型範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進行其它變形和改變。
權利要求1.一種新型偏振光子晶體電流探頭，其特徵在於，所述電流探頭包括密封的機械封裝結構；該機械封裝結構內密封有光子晶體、偏振檢測器、MCU、偏振控制器、AD/DA轉換模塊； 所述光子晶體、偏振檢測器、MCU、偏振控制器、AD/DA轉換模塊依次連接。
2.根據權利要求1所述的新型偏振光子晶體電流探頭，其特徵在於所述光子晶體靠近機械封裝結構的一端設置；所述機械封裝結構包括一掛鈎，該掛鈎設置在靠近光子晶體的一端。
3.根據權利要求1所述的新型偏振光子晶體電流探頭，其特徵在於 所述機械封裝結構為一中空的殼體。
4.根據權利要求1所述的新型偏振光子晶體電流探頭，其特徵在於所述電流探頭進一步包括光源驅動器，光子晶體、偏振檢測器、MCU、光源驅動器、偏振控制器、AD/DA轉換模塊依次連接。
專利摘要本實用新型揭示了一種新型偏振光子晶體電流探頭，所述電流探頭包括密封的機械封裝結構，該機械封裝結構內密封有光子晶體、偏振檢測器、MCU、偏振控制器、AD/DA轉換模塊；所述光子晶體、偏振檢測器、MCU、偏振控制器、AD/DA轉換模塊依次連接。本實用新型提出的新型偏振光子晶體電流探頭，主要應用了一種新型的晶體，該晶體具有良好的磁光效應，根據麥克斯韋方程，電流將產生磁場。磁場導致內部結構直接作用於磁光晶體，最後通過測量光的偏振態變化從而對電流進行測試。
文檔編號G01R19/00GK202066892SQ201120155059
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者張振一 申請人:上海理工大學