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专利号: 2020101696792
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于复合材料的煤矿/地铁光纤电流传感器,其特征在于,包括磁路传感系统和光电测试系统,其中:所述磁路传感系统包括导线(1)、导磁材料部件(2)、磁致伸缩复合材料部件(3)、光纤光栅(4)及永磁体(5),所述光电测试系统包括宽带光源(6)、环形器(7)、FBG解调装置(8)、光电二极管(9)、放大器(10)以及示波器(11);

所述导线(1)位于导磁材料部件(2)内侧的圆心,所述导磁材料部件(2)由两块呈对称分布的圆环状的导磁材料部件(21)和(22)组成,所述永磁体(5)由永磁体(51)和永磁体(52)组成;并且所述磁致伸缩复合材料部件(3)与两块导磁材料部件(21)和(22)的两端连接,两块永磁体(51)和(52)与两块导磁材料部件(21)和(22)的另外两端连接,上述连接组成一个闭合结构;

所述光纤光栅(4)粘贴于所述磁致伸缩复合材料部件(3)的中心线上,所述环形器(7)的端口一(71)与所述宽带光源(6)通过光纤相连,所述环形器(7)的端口二(72)与所述光纤光栅(4)通过光纤相连,所述环形器(7)的端口三(73)与所述FBG解调装置(8)通过光纤相连,所述FBG解调装置(8)与所述光电二极管(9)相连,所述光电二极管(9)与所述放大器(10)相连,所述放大器(10)与示波器(11)相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于复合材料的煤矿/地铁光纤电流传感器,其特征在于,所述导磁材料部件(21)和(22)的结构相同,并且都是半径由大到小均匀变化的圆环结构,所述磁致伸缩复合材料部件(3)为圆柱状结构;导磁材料部件(21)和(22)半径大的两端分别与永磁体(51)和(52)的其中一个磁性相同的两端连接,导磁材料部件(21)和(22)半径小的两端分别与磁致伸缩复合材料(3)两端连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于复合材料的煤矿/地铁光纤电流传感器,其特征在于,所述磁致伸缩复合材料部件(3)由Terfenol-D粉末、按重量比2:1混合的环氧树脂和聚酰胺树脂、FeNi50软磁粉末以及钛酸酯制备而成,其中:Terfenol-D粉末的体积分数为

61%,混合后的环氧树脂和聚酰胺树脂的体积分数为28%,FeNi50软磁粉末的体积分数为

3%,钛酸酯的体积分数为8%。

4.根据权利要求2所述的一种基于复合材料的煤矿/地铁光纤电流传感器,其特征在于,永磁体(51)和永磁体(52)的另外一个磁性相同的两端通过装配放置在一起。

5.一种基于复合材料的煤矿/地铁光纤电流传感器的测试方法,其特征在于,所述测试方法包括如下步骤:

A、电源给导线(1)供电,导线(1)得电后形成环形磁场,导磁材料部件(2)将磁场汇聚后传递给磁致伸缩复合材料部件(3),因此磁致伸缩复合材料部件(3)在磁场激励下产生应变;

B、磁致伸缩复合材料部件(3)产生的应变会导致粘贴于磁致伸缩复合材料部件(3)表面的光纤光栅(4)发生形变,光纤光栅(4)的形变导致中心波长发生变化;

C、宽带光源(6)的输出光通过光纤从端口一(71)进入环形器(7),在端口一(71)至端口二(72)的传输光路中传输,从端口二(72)输出;从端口二(72)输出的光经光纤光栅(4)反射后中心波长发生变化,经端口二(72)进入环形器(7),从端口三(73)输出;从端口三(73)输出的光通过光纤进入到FBG解调装置(8),并被引导至光电二极管(9),光电二极管(9)将光信号转化成电信号;经放大器(10)放大随后由示波器(11)获取;

D、根据对示波器(11)显示的波形进行分析,实现电流的测量。