原子電流傳感器制造技術

本發明專利技術公開了一種原子電流傳感器，屬于電子領域。本發明專利技術包括光源控制電路、受光源控制電路控制的光源、接收光源發出的光信號的原子吸收泡組件以及與原子吸收泡組件進行交互的傳感器信號處理電路。通過以上設置，本發明專利技術克服了在高精度電流檢測的工程檢測和電流計量檢測等領域使用電磁式傳感器無法很好地滿足要求的缺陷，結構簡單、測量精度高，適合推廣使用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種傳感器，具體地說，涉及一種原子電流傳感器。
技術介紹
現有的傳感器大多是電磁式傳感器，現有的電磁式傳感器是利用磁電感應來測量物體轉速的，并且將磁信號轉換成電信號輸出，屬于非接觸式轉速測量儀表，因此也稱電磁式電流傳感器。電磁傳感器是當今市場上應用得最廣泛的傳感器之一。然而電磁式傳感器在由于其存在測量精度不高、且容易受環境等影響的特點，無法滿足于高精度電流檢測的工程檢測和電流計量檢測等領域。
技術實現思路
本專利技術提供一種原子電流傳感器，目的在于克服在高精度電流檢測的工程檢測和電流計量檢測等領域使用電磁式傳感器無法很好地滿足要求的缺陷。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下 原子電流傳感器，包括光源控制電路、受光源控制電路控制的光源、接收光源發出的光信號的原子吸收泡組件以及與原子吸收泡組件進行交互的傳感器信號處理電路。為了實現光源的發光，所述光源控制電路包括 溫度傳感器； 將溫度傳感器輸出的線性電壓進行放大的運算放大器； 將運算放大器放大后輸出的線性電壓進行功率放大的功率放大器，其中功率放大器與光源相連。為了實現高精度濾光，所述原子吸收泡組件包括 內充有堿金屬惰性氣體的吸收泡，其中光源發出的光照射在該吸收泡上； 設置在吸收泡一邊的偏振片，該偏振片由半圓形的第一偏振片和半圓形的第二偏振片貼合而成； 與偏振片相鄰并遠離吸收泡、用于聚光的第一凸透鏡，設置在吸收泡另一邊的第二凸透鏡； 與第二凸透鏡相鄰并遠離吸收泡的光電池； 纏繞在吸收泡上、并產生激勵電磁場的耦合線圈。為了完全避免外界磁場的干擾，所述原子吸收泡組件和光源均設置在用于屏蔽外界電磁干擾的磁屏盒內。為了使本專利技術準確輸出傳感器信號，所述傳感器信號處理電路包括 接收光電池信號的帶通放大器； 依次相連的低頻振蕩器、移相器和相敏檢波器，該相敏檢波器與帶通放大器相連，其中帶通放大器同時輸出信號到低頻振蕩器；連接于低頻振蕩器和耦合線圈之間的壓控振蕩器，該壓控振蕩器還設置有第二輸出端; 連接于相敏檢波器和壓控振蕩器之間的積分器。作為另一種優選，所述傳感器信號處理電路包括帶有兩個輸出端的90°移相器，接收光電池信號并輸出信號到90°移相器的帶通放大器,且90°移相器的一個輸出端與耦合線圈相連。進一步地，所述偏振片呈半圓形狀，且吸收泡內充制有金屬銣或銫，以及起緩沖作用的惰性氣體。該惰性氣體通常采用氮氣和氬氣中的一種或兩種。再進一步地，所述溫度傳感器為溫度傳感器芯片或數字溫度傳感器芯片。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果 (I)本專利技術結構簡單、成本低廉，適合推廣使用。(2)本專利技術首先采用光源控制電路，該光源電路通過溫度傳感器感應溫度，并采用運算放大器和功率放大器分別進行電壓放大和功率放大，將溫度傳感器的信號轉換成大功率電流用于加熱光源，這樣便能使光源發光。該光源控制電路完成了原子電流傳感器的初始功能，同時結構簡單，占用面積小，測量精度高。(3)本專利技術利用原子吸收泡組件進行濾光，首先本專利技術中的耦合線圈產生的激勵磁場，聯合在吸收泡內充滿惰性氣體的堿金屬的環境，再通過兩個半圓的偏振片分別對光源從線偏振轉換為左旋和右旋的圓偏振光；便實現偏振功能，這樣保持原子吸收泡組件濾光性能較強的同時工作狀態穩定，并且由于幾乎沒有元器件損耗，因此該原子吸收泡組件工作壽命長，這對本專利技術來講其精度有了保證。(4)本專利技術中的原子吸收泡組件和光源均被封閉在磁屏盒內，避免其受到外部磁場的影響，保證原子吸收泡組件的濾光精度，這對于高精度行業的測量是大大有益的。(5)本專利技術的傳感器信號處理電路包括至少兩種工作方式一是主動式，二是被動式。被動式的傳感器信號處理電路采用相敏檢波器和低頻振蕩器進行檢波整流，再通過壓控振蕩器輸入反饋信號到耦合線圈，并且同時輸出信號，完成原子電流傳感器的功能；主動式的傳感器信號處理電路結構更為簡單，只需通過90°移相器和帶通放大器便可以進行選頻信號的放大并輸出信號，同時也能實現向耦合線圈反饋電壓的功能。因此無論是主動式還是被動式的傳感器信號處理電路，都能實現高精度的測量和對耦合線圈的反饋。(6)通過本專利技術的設置，能夠很好地達到高精度電流檢測的工程檢測和電流計量檢測等領域進行高精度測量的目的。附圖說明圖1為本專利技術的原理框圖。圖2為本專利技術中光源控制電路的原理框圖。圖3為本專利技術中原子吸收泡組件的剖面示意圖。圖4為本專利技術一實施例1中傳感器處理電路的原理框圖。圖5為本專利技術一實施例2中傳感器處理電路的原理框圖。其中，附圖標記對應的部件名稱為 I—吸收泡，2一第一凸透鏡,3一第二凸透鏡,4一偏振片，5—光電池,6—I禹合線圈。具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本專利技術作進一步說明，本專利技術的實施方式包括但不限于下列實施例。實施例1如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本專利技術原子電流傳感器通過對光過濾完成信號傳輸功能。如圖1所示，該電子電流傳感器包括光源控制電路、光源、原子吸收泡組件和傳感器處理電路。如圖2所示，該光源控制電路主要用于感應和放大電壓，最后輸出大功率電流。其中本實施例中的光源控制電路上的溫度傳感器優選熱敏電阻，溫度傳感器隨著溫度的變化電阻率發生變化，因此根據電阻率的變化其上加載的電壓大小不斷變化，該電壓經過運算放大器放大后再通過功率放大器進行電流的不斷放大，因此功率放大器輸出的功率顯著增大。由于功率放大器輸出的功率與溫度傳感器上的電壓大小變化相關，因此在溫度傳感器上的電壓增大到一定值后，功率也隨之增大到一定值，便可以加熱光源，光源在到達一定溫度后發出的光能夠滿足要求。本實施例中的光源優選激光管，該功率放大器對光源的加熱是保持恒溫的。光源發出的激光通過磁屏盒中的透光小孔進入原子吸收泡組件。如圖3所示，激光照射在吸收泡I上，由于吸收泡I內充制有堿金屬銣，并且剩余空間用惰性氣體氮氣和氬氣進行緩沖，此時耦合線圈6產生激勵磁場，因此激光與堿金屬的原子相互作用時，激光穿過均為由半圓形的第一偏振片和半圓形的第二偏振片組成的偏振片4,這樣便改變了激光的偏振方向,產生旋光效應,實現偏振功能。濾光后，選出的特定頻率的光波通過第一凸透鏡2和第二凸透鏡3，產生聚光效應，聚合后的光直射于光電池5上，使光電池5產生電流，這樣，吸收泡便完成了其功能。光電池5產生的電流進入傳感器信號處理電路。如圖4所示，該傳感器信號處理電路包括帶通放大器、相敏檢波器、移相器、低頻振蕩器、壓控振蕩器和積分器。其中原子吸收泡組件中的光電池5輸出信號到帶通放大器，帶通放大器進行信號選頻放大，并將放大后的信號輸入相敏檢波器和低頻振蕩器同步進行檢波和整流。低頻振蕩器將整流后的信號輸入到移相器進行相位調整，并輸入到相敏檢波器，相敏檢波器將檢波后的信號和移相后的信號輸入到積分器進行高頻濾波，積分器在高頻濾波后將高頻濾波后的信號輸入到壓控振蕩器去鎖定壓控振蕩器。進一步地，低頻振蕩器同時輸出整流后的信號到壓控振蕩器進行頻率調制。壓控振蕩器帶有兩個輸出端，一個輸出端輸出信號進入原子吸收泡組件，反饋進耦合線圈，控制耦合線圈產生的磁場，另一個輸出端輸出信號，該輸出信號即為原子電流傳感器輸出的信號。此時,本專利技術完成了其功能。其中該傳感器信號處理電路進行的信號處理的方式被稱為被動式。實施例2與實施例1的區別在于，為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
原子電流傳感器，其特征在于，包括光源控制電路，受光源控制電路控制的光源，接收光源發出的光信號的原子吸收泡組件，以及與原子吸收泡組件進行交互的傳感器信號處理電路。

【技術特征摘要】
1.原子電流傳感器，其特征在于，包括光源控制電路，受光源控制電路控制的光源，接收光源發出的光信號的原子吸收泡組件，以及與原子吸收泡組件進行交互的傳感器信號處理電路。2.根據權利要求1所述的原子電流傳感器，其特征在于，所述光源控制電路包括 溫度傳感器； 將溫度傳感器輸出的線性電壓進行放大的運算放大器； 將運算放大器放大后輸出的線性電壓進行功率放大的功率放大器，其中功率放大器與光源相連。3.根據權利要求2所述的原子電流傳感器，其特征在于，所述原子吸收泡組件包括 內充有堿金屬惰性氣體的吸收泡，其中光源發出的光照射在該吸收泡上； 設置在吸收泡一邊的偏振片，該偏振片由半圓形的第一偏振片和半圓形的第二偏振片貼合而成； 與偏振片相鄰并遠離吸收泡、用于聚光的第一凸透鏡，設置在吸收泡另一邊的第二凸透鏡； 與第二凸透鏡相鄰并遠離吸收泡的光電池； 纏繞在吸收泡上、并產生激勵電磁場的耦合線圈。4.根據權利要求3所述的原子電流傳感器，其特征在于，所述原...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹遠洪，
申請(專利權)人：成都天奧電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：