一种基于微电子机械系统的光学电流传感器、制作及检测方法

摘要

本发明是一种基于微电子机械系统的光学电流传感器，其特征在于采用微机械工艺将MEMS金属线圈制作于MEMS扭转微镜上，非磁性骨架结构的Rogowski线圈和MEMS金属线圈将高压交流电信号以感应电流的形式引入到MEMS扭转微镜的线圈中，在MEMS扭转微镜的背面制作反射镜面，镜面将在电磁力矩的作用下绕轴摆动，采用对角度非常敏感的光束耦合方式能够精确测量出镜面摆动角度，就可以获知电流值。这种光学电流传感器将MEMS技术运用到高压大电流检测中，以感应电流驱动，在高压端无需驱动电源，实现了光电隔离，具有体积小、成本低、可批量生产、抗干扰等优点，具有较高的测试精度和灵敏度，是一种具有应用前景的光学电流传感器。

主权项

1、一种基于微电子机械系统的光学电流传感器，其特征在于所述的光学电流传感器由高压端的探测头与低压端的驱动、检测装置构成；其中，①高压端的探测头有两种结构，一种有Rogowski线圈(2)，它与螺旋线圈式MEMS扭转微镜上的线圈构成串联回路；另一种无Rogowski线圈，由闭合线圈式MEMS扭转微镜单独构成，两种结构的MEMS扭转微镜都和双光纤准直器(4)封装在一起，镜面初始偏角为零度；②低压端部分包括光源驱动电路(15)、光源(16)、光功率计(18)、光电转换器与放大器(19)、滤波器(20)、显示器(21)；工作状态下，位于低压端的光源驱动电路(15)使光源(16)产生的光信号，光源(16)发出的光通过输入光纤(5)将光信号输入到双光纤准直器(4)，当长直输电导线(1)流经交流电时，高压端电流磁场驱动微镜转动，双光纤准直器(4)将转动信息转化为光学信息，通过输出光纤(6)传送到低压端，由光功率计(18)检测，再经过光电转换器与放大器(19)进行光电转换与放大、滤波器(20)滤波对信号处理后由显示器(21)得出交变电流的有效值；所述的螺旋线圈式MEMS扭转微镜主体由硅扭转平面(12)与双端固支的扭转梁(11)和支架(8)构成，MEMS螺旋线圈(10a)制作在正面，而连接线(9)通过绝缘层制作于MEMS螺旋线圈(10a)的上层或者下层；反射镜面(14)制作于微镜背面；所述的闭合线圈式MEMS扭转微镜(3b)主体由硅扭转平面(12)与双端固支的扭转梁(11)和支架(8)构成，MEMS闭合线圈(10b)制作在正面，反射镜面(14)制作于微镜背面。