[实用新型]一种基于发热片的光纤光栅电流传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电流传感器，具体涉及一种基于发热片的光纤光栅电流传感器。 

背景技术

现有的电流传感器均为基于闭环霍尔效应电流传感器，利用了原边导线的电磁场原理。霍尔效应是指当原边导线经过电流传感器时，原边电流IP会产生磁力线①，原边磁力线集中在磁芯②周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电极③可产生和原边磁力线①成正比的大小仅几毫伏的电压，电子电路④可把这个微小的信号转变成副边电流IS⑤，并存在以下关系式， 

电流传感器的主要计算公式如下：

　　N_PI_P=N_SI_S； 计算原边或副边

　　V_M=R_MI； 计算测量电压

　　V_S=R_SI_S； 计算副边电压

　　V_A=e+V_S+V_M； 计算供电电压

　　其中，e是二极管内部和晶体管输出的压降，不同型号的传感器有不同的e值。这里仅以ES300C为例，这种传感器的匝数比N_P/N_S=1/2000、标准额定电流值I_PN=300A rms 、供电电压V_A的范围为±12V~±20V（±5%）、副边电阻RS=30Ω ，在双极性(±VA)供电，其传感器测量量程>100A且无防止供电电源意外倒置的保护二极管的情况。如e=1V。在上述条件下给定供电电压V_A，计算测量电压V_M和测量电阻R_M，假设：供电电压V_A=±12-15V

　　根据上述公式得：

　　测量电压V_M=9.5V；

　　测量电阻R_M=V_M/I_S =63.33Ω；

　　副边电流I_S=0.15A。

所以当我们选用63.33Ω的测量电阻时，在传感器满额度测量时，其输出电流信号为0.15A ，测量电压为9.5V。 

其中，I_S—副边电流； 

　　I_P—原边电流；

　　N_P—原边线圈匝数；

　　N_S—副边线圈匝数；

R_S-副边电阻；

R_M-原边电阻；

　　N_P/N_S—匝数比；

电流传感器的输出信号是副边电流I_S，它与输入信号（原边电流I_P）成正比，I_S一般很小，只有100~400mA。如果输出电流经过测量电阻R_M，则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的输出电压信号。

因此现有的电流传感器不可避免的受到外部电磁场干扰，如： 

<1>传感器附近的外部电流大小及电流频率是否变化；

<2>外部导线与传感器的距离、外部导线的形状、位置和传感器内霍尔电极的位置；

<3>安装传感器所使用的材料有无磁性；

<4>所使用的电流传感器是否屏蔽；

<5>电磁兼容性。

电磁兼容性EMC（Electro-Magnetic Compatibility ），是研究电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作而又互不干扰，达到“兼容”状态的一门学科。空间电磁环境的恶化越来越容易使电子元器件之间因互不兼容而引发系统的误动作，因此电工、电子设备电磁兼容性检测极有必要。 

因此，在现有的电流传感器不能避免外部电磁场对检测结果的干扰时，就有必要开发出一种可以适用于有磁场干扰的环境下电流的检测，尤适于在强磁场下的，并可有效增加检测准确性的新型电流检测装置。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以避免外部电磁干扰，具有广泛环境适应性，有效提高检测精确度，测量稳定的基于发热片的光纤光栅电流传感器。