CN1183561A - 综合补偿型光纤电流传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光纤电流传感器,由光源、波分复用器、传感头、输入光纤、输出光纤和光探测器等组成。它采用标准传输光纤,设计了偏振态控制结构,使由光纤引起的损耗与偏振态扰动得以减小,同时它具有温度补偿功能并将温度感测与电流感测光路合二为一,使传感头结构大为简化。本发明器件特别适合于电力系统高压大电流测试计量应用。

Description

综合补偿型光纤电流传感器
本发明涉及一种光纤电流传感器，具有温度与偏振态综合补偿功能，特别适合于电力系统高压大电流测试计量应用。
目前国内外研制的全光纤型光纤电流传感器需采用特种磁光光纤和偏振保持传输光纤，成本昂贵；块装结构光纤电流传感器为避免光纤中传输光波偏振态的扰动而采用多模光纤，但实际上多模光纤仍然存在着可与电流感测信号相比拟的偏振态随机扰动，而且多模光纤易受外界环境影响而发生损耗波动，使输出光信号不稳定，造成检测误差。另一方面，磁光材料的费尔德常数随温度而变，需进行温度补偿校正。在现有的温度补偿技术中，如台湾发明专利《温度补偿型光纤电流感测器》(公告号234742，申请号83102850，发明人李彦铮、李国城)，是将电流感测与温度感测光路分开，由此构成的传感头结构较为复杂，且易受干扰，致使测温不准，影响温度补偿性能。
针对上述现有技术存在的缺点，本发明的目的是：(一)本发明器件设计了光纤偏振态控制结构，既可采用多模光纤也可采用单模光纤，具有对光纤偏振态的扰动进行自动补偿的功能；(二)本发明器件同时也具有温度补偿功能，并将温度感测与电流感测光路合二为一，使传感头结构大为简化。
本发明所述的光纤电流传感器由光源、波分复用器、传感头、输入光纤、输出光纤和光探测器等组成。用两个光源1和2产生两种波长λ1、λ2的光束，利用波分复用器3将两种波长的光束耦合进入输入光纤4中传输至传感头5，所述传感头由偏振分光器6、磁光元件7、感温元件8和检偏耦合器9依次联接而成，该传感头通过输出光纤10与另一波分复用器11相联，该波分复用器将输出光纤中传输的两种波长的光信号分开并送至两只光探测器12和13，由光探测器将光信号转换为电信号。
本发明的温度补偿由下述技术来实现：在传感头5中，由输入光纤4传来的波长为λ1、λ2的光信号在经过感温元件8时，一种波长(λ1)的光波强度随温度变化而变化，构成测温信号，而另一种波长(λ2)的光波强度不随温度变化，构成测温参考信号，经输出光纤10送至波分复用器11将两种波长的光信号分开并经光探测器12和13光电转换之后，送至后续信号处理单元输出温度信号，供电流传感器作温度补偿之用。
本发明的偏振态补偿由下述技术来实现：在传感头5中，由输入光纤4传来的波长为λ2的任意偏振态光信号被偏振分光器6分成两束偏振态相互垂直的线偏振光，它们在经过磁光元件7时其偏振态分别随电流信号变化而变化，之后由检偏耦合器9检测两束光波的偏振态，将光波偏振态随电流的变化转换为光强度随电流的变化并将两束光波耦合进入输出光纤10，经波分复用器11解复用并经光探测器13光电转换之后，送至后续信号处理单元输出电流信号。由于偏振态扰动对于两线偏振光的影响极性相反，相互抵消，使得输出的电流信号与光波输入偏振态无关，即实现了偏振态的控制与补偿。
本发明的优点：(一)可采用标准传输光纤，降低了器件成本；(二)设计了光纤偏振态自动控制与补偿结构，使由于光纤引起的偏振态与损耗扰动得以减小；(三)将电流感测与温度感测光路合二为一，使传感头结构大为简化，同时还可采用双波长检测技术提高温度检测的稳定性可靠性，增强温度补偿的效果。
附图说明如下：
附图1，综合补偿型光纤电流传感器结构原理图。

Claims (1)

1.一种光纤电流传感器，由光源、波分复用器、传感头、输入光纤、输出光纤和光探测器等组成，其特征在于：
(1)用两个光源产生两种波长λ1、λ2的光束，利用波分复用器将两种波长的光束耦合进入输入光纤中传输至传感头，所述传感头由偏振分光器、磁光元件、感温元件和检偏耦合器依次联接而成，该传感头通过输出光纤与另一波分复用器相联，该波分复用器将输出光纤中传输的两种波长的光束分开并送至两只光探测器，由光探测器将光信号转换为电信号。
(2)采用一种温度补偿方法，其特征在于，温度与电流感测光信号由同一根光纤输入和输出并同时经历磁光元件和感温元件，在传感头中，由输入光纤传来的波长为λ1、λ2的光信号在经过感温元件时，一种波长(λ1)的光波强度随温度变化而变化，构成测温信号，而另一种波长(λ2)的光波强度不随温度变化，构成测温参考信号，经波分复用器与光探测器输出传感器温度补偿信号。
(3)采用一种偏振态控制与补偿方法，其特征在于，在传感头中，由输入光纤传来的波长为λ2的任意偏振态光信号被偏振分光器分成两束偏振态相互垂直的线偏振光，它们在经过磁光元件时其偏振态分别随电流信号变化而变化，之后由检偏耦合器检测两束光波的偏振态，将光波偏振态随电流的变化转换为光强度随电流的变化并将两束光波耦合进入输出光纤，经波分复用器与光探测器输出与光波输入偏振态无关的电流信号。
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