CN88102088A - 一种用来对借助法拉第效应测量交变电流的仪器的比例因子进行校正的方法 - Google Patents

Abstract

本方法可用于降压高压电流测量仪器中，该方法应用法拉第效应，它含有一个赛格耐克干涉仪，该干涉仪有一个光学回路，该回路由下列部件组成：光纤(47)，它绕在高压导体(11)上，而该导体传输被测交变电流，该光纤在集成光学回路(43)上结束，该回路提供一个输出光束给一个电路，而该光束的光功率的频率谱中含有一个成分，该成分是由法拉第效应产生的相位差的正弦函数，其比例系数被称为比例因子。

Description

本发明涉及测量交变电流，特别适用于用来输电和配电的电网，这里使用法拉第效应（它依靠光波），从而不需要将测量电路中的电导体放得极靠近高电压区。

法拉第效应是一种磁-光效应，它是电磁波和存在于磁场中的介质材料之间相互作用产生的。

当某些材料介质受到沿电磁波相同方向的磁场作用时）就呈现旋光性，其表现形式是具有感应的不可逆的圆双折射，即在该介质中右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的传播速度不同。

为了测量电流而实现法拉第效应，一般用两种方法。一种是借助线偏振光波，它可以被看成是两个圆片振光波之和，其中一个具有右旋偏振，另一个具有左旋偏振，而沿偏振方向的相移由测量技术或者测量干涉技术来测量;另一种是用沿相反方向传播的光波，这两束光波具有同样的沿左旋或右旋方向的圆偏振，而其相移则由通常所称的赛格耐克（Sagnic）干涉技术测量。

在这两种情况下，即一束线偏振光波或两束沿相反方向传播的圆偏振光波，由法拉第效应造成的相移角δφ，正比于被测电流I的瞬时值，而比例因子K1在这里被称作法拉第效应的效应因子：

δφ＝Kl    I＝aVNI

式中，对线偏振光束说，a＝1，而对于沿相反方向传播的圆偏振光，a＝2，V是费尔德常数，N是指光波绕载有被测电流的导体所走过的圈数。

干涉技术应用光波之间的拍频数，在光电探测器的输出中产生一个信号，这个信号是被测瞬时电流的余弦函数，因为它正比于由两束光波迭加所产生的光功率P，其表示式为：

P＝P1+P2+ $2\sqrt{\mathrm{P1.P2}}$ cosδφ

（式中，P1和P2分别为两束光波的光功率），换句话说：

P＝P1+P2+ $2\sqrt{\mathrm{P1.P2}}$ cos klI

这个输出信号一般可以写成：

k0+k2′cos    klI

式中，K0是个常数，K2′个一个称为比例因子的系数。这导致它在小电流范围具有零灵敏度的变化律，实际上要在这个范围寻求最高的精度。为了避免这种缺点，人们已作出努力，以期改变干涉条件来获得服从正弦定律的输出信号。

详细地说，可以参考申请号为FR-A-2461956的法国专利，该专利描述了用法拉第效应测量电流的仪器和用赛格耐克干涉仪实现的情况，该干涉仪的输出信号具有一个成分，该成分的振幅是被测电流瞬时值的正弦函数。该输出信号的这种性质，是靠对沿干涉仪回路以相反方向传播的光波之间的相移角进行调制来获得的，因此在干涉仪中产生了双折射现象，这种双折射可以是不可逆的（通过对流经次级线圈的电流调制），或者是可逆的，但是在干涉仪回路的谐振频率（被称作干涉仪的固有频率）的一半处产生脉动，以便产生瞬时相位差，这种相位差是由光弹性效应或声弹性效应所致，但在两束沿相反方向传播的光波中其大小相等符号相反。

这些双折射现象（不管它们可逆与否）的迭加具有以下效应，即它将由离开干涉仪的两束光波所给出的光功率的表示式加以变换，表示式如下：

P＝P1+P2+ $\sqrt{\mathrm{P1.P2}}$ cos[δΦ+2αcos（2πft+β）]

这个光功率的频谱成分丰富，特别是它含有：直射部分;

调制频率为f的成分，它与sin    δφ成正比，并在小电流范围具有最大变化;

具有两倍调制频率f的成分，它与cos    δφ成正比，并可用被测电流来抵销。

干涉仪输出信号中的频率为f的成分，与其它成分分开，然后被同步解调，以便产生如下形式的信号：

K2sin（K1    I）

式中，K2是一个新的比例因子。和前面的比例因子K2′一样，这个比例因子K2也有缺点，即对测量链中各种成分的变化敏感，特别对光源发出的光功率的变化敏感，而这个光源给出的光束用来导出沿干涉仪回路以相反方向传播的两光束，因此造成测量相当不准确。

为了解决这种困难，上述的法国专利建议采用零方法，在该方法中，使干涉仪回路经受由辅助线圈产生的参考磁场，该线圈载有参考电流，该电流可以被调节，以便使其补偿掉由于法拉第效应感生的被测电流的相移δφ。

这种零方法所遇到的困难是，很难使电流测量降压仪器用在被测高压电流，因为难以制造这种辅助线圈。在上述辅助线圈中，光纤匝数和导体匝数的乘积与降压成正比，而这个降压比在被测电流和参考电流之间必定存在，这个比值的量级为100000。

本发明的目的是不使用零方法，又能对比例因子的偏移所造成的测量不精确进行校正，以便能制造降压测量仪器，该仪器能以不太高的代价测量高电压电流。

本发明提供一种方法，它能借助在干涉仪中实现的法拉第效应，对测量交变电流的电流测量仪器的比例因子进行校正，该干涉仪提供输出光束，光束的光功率包括频谱成分或“光线”，这个成分在比例因子K2内，与通过干涉仪的光波的法拉第效应能产生的相位差的正弦或余弦成正比，上述相位差本身与被测成立的瞬时值和法拉第效应的效应因子K1的乘积成正比，上述光束由光电探测器接收，而上述万分由相关联的电子线路从该探测器被取出，以便组成干涉仪的输出信号S（t），上述方法的特征在于，它包括：

干涉仪的输出信号S（t），从被测交变电流的法拉第效应的效应因子，以及所得到的比例因子的值K2，测定被测交变电流的峰值I1。

由于在被测交变电流引起的法拉第效应上又加上一个辅助的法拉第效应，产生振幅不同的两次相继扰动，所述的辅助法拉第效应是由测试直流电流产生的，这个电流先后取两个非零的不同值I21和I22，它们被施加一个法拉第效应的效应因子K3;

将与上述两个扰动对应的、由干涉仪产生的输出信号的直流成分S01和S02存储起来;

并采用以下式表示的新比例因子K2：

（so1-so2）/（JO（k1.I1）[sin（k3    I21）-sin（k3    I22）]）

式中，JO是第一类零次贝塞耳函数。

这个方法最好只用在这样一些周期内，即在这期间被测电流是足够小的，使得由法拉第效应产生的角相位差K1    I1不大于10°左右。

用法拉第效应测量交变电流的某些仪器，包括提供输出光束的调制光波干涉仪，该光束的功率具有调制谱，该谱中包括其频率大于被测交变电流频率的光线，所述光线的振幅正比于由法拉第效应引起的相位差的正弦值，其比例系数被称为比例因子，而且采用了相关联的电子线路，从光电探测器的输出端将干涉仪输出信号的这个相位差取出。在这类仪器中，优点在于其比例因子校正方法，更一般说可随时测定被测电流，周期性地停止调制，以便使产生干涉仪输出信号的光线消失，以及使用上述输出信号的余值作为干涉仪输出信号中的零偏移的修正项。

本发明的另外一些优点和特征，表现在下列对实现本发明的测量电流仪器的描述。

这一描述是参照附图完成的，其中：

图1号测量交变电流和实现本发明的方法的仪器的方框图;

图2示出图1所示测量仪器的各种部件的实际配置图;

图3是一个方框图，详细示出图1所示测量仪器的信号处理电子部分;

图4是曲线图解，它对图3所示的信号处理电子部分的自动校准部分加以说明。

下面叙述的仪器打算用在测量高压设备中的交变电流。

图1给出理论图解。具有高圆双折射率的单模光纤10绕着电导体11缠绕一圈或几圈，电导体11传输被测交变电流I1    sin    ωt。相干光源12发射线偏振光束20，20的偏振角可以通过半波片13加以调整。该线偏振光束通过分光器15、起偏器16，然后被分光器17分成具有线偏振的两束光波21和22。

光波21通过相位调制器18、四分之一波片23，从而形成光波21′，21′具有圆偏振，它借助透镜24注入光纤10，在经过绕导体11传播后，通过另一个透镜25，从光纤10出来，再通过四分之一波片26，26以下列方式安置，即能使21′重新建立线偏振，被具有与光束21和22相同的偏振面，因此不存在任何法拉第效应。该光束离开四分之一波片26后，通过相位调制器19，19被控制得与调制器18相反的相位工作;然后该光束通过分光器17、起偏器16，再被分光器反射，进入光电探测器14的敏感面。

光波22走过同样的路径，但以相反方向传输，换句话说，它先后通过调制器19、四分之一波电26、光纤10、四分之一波片23、调制器18，经过分光器17反射，通过起偏器16，最后经分光器15反射，到达光电探测器14，与上述光波（22′）进行干涉。

这样，单光束20形成二束圆偏振波，两者可以视情况为右旋或者左旋，它们在光纤10构成的材料介质中绕导体11沿相反的方向走一圈或多圈。

光纤10构成方式如下：它首先要确保具有高圆双折射率，其次要对机械震动不敏感。这可通过将光纤本身绞扭和涂以硅胶来达到。光纤的曲率半径要尽量小，以便减少与弯曲应力有关的线性双折射效应。除光纤10以外的光学零件被放置在远离被测电流的高势场的紧凑的光具座上。光纤10由一种连续传播介质构成，该介质不含接点或焊点，不论在绕过含有被测电流的导体时，还是在导体与光具座之间的通路时，它都适宜保持圆偏振。

导体11所载的电流I1    sin    ωt在光纤10中产生不能互易的双折射，以使沿相反方向传播的光波被调整到使相对相位漂移δφ与电流成正比，即：

δφ＝k1    I1    sin    wt

这两束光在光电探测器14干涉，并在不存在电流和调制时给出最大光功率，因为随后该两光束就沿同样的光路传播了。

相位调制器18和19被频率为f2的按正弦变化的电压沿相反的位相控制，f2要选择得尽量接近干涉仪的固有频率，但又不能大于它。

以这种方式，调制器18和19在任何瞬间对两光沿相反方向传播的光波产生符号相反、数值相同的相位移和周期振幅，而且这些相移被加到由法拉第效应产生的相经移δφ上。它们使合成光束的光功率P的表示式修改为下式：

（2）P＝P1+P2+ $2\sqrt{\mathrm{P1.P2}}$ cos[δΦ+αcos（2πf2t+β）]

式中，α是表示相位调制深度的系数。

同时，相干光源12被频率为f1的正弦波调幅，f1稍大于f2，调幅对进入干涉仪的光功率P1和P2的改变如下：

P1＝P01（1+m    sin    2    πf1t）

P2＝P02（1+m    sin    2    πf1t）

式中，P01和P02是常数，m是调幅深度，这样，干涉仪的合成光束输出的光攻率P满足关系式：

（3）P＝（1+msin2πflt）（Po1+Po2+ $2\sqrt{\mathrm{Po1.Po2}}$ cos[δΦ+αcos（2πf2t+β）]）

当用贝赛耳函数对这个方程式进行数学分析时，可以看到从干涉仪出来的光束功率P所具有的频谱中含有丰富的谐波，它包括频率为f1-f2的光线，该光线可由滤光片分离出来并解调该光线的功率P′与法拉第效应引起的相移δφ的正弦成正比：

（4）P′＝ 1/2 mPoJ1（α）sinδφsin[2π（f1-f2）t+φ]

（式中，J1是一类一次贝赛耳函数）。

频率合成发生器30，产生频率为f1的控制信号，它用来对光源12发出的光功率进行振幅调制;还为相位调制器18和19产生频率为f2的那些控制信号;以及为同步检测电路32提供频率为f1-f2的时钟信号。

光电探测器14的输出信号，经放大和滤波后加入同步检测电路32，32后面是放大和滤波电路33，33提供输出信号S（t），S（t）在小电流范围内以最大的灵敏度传输被测电流，因为该信号的振幅与法拉第效应引起的相移角的正弦成正比，因此与被测电流I1的正弦成正比：

（5）s（t）＝k2sin（k1    I1    sin    wt）

（6）I1    sin    wt＝（1/k1）Arc    sin（s（t）/k2）

这种双调制技术允许以频率f1-f2完成同步解调，f1-f2比干涉仪的固有频率低得多，因此提供两个优点：探测器的实际配置可以被简化，所以干涉仪回路中的单模光纤10的长度可减至最短，这是有好处的，因为光纤对机械扰动固有地敏感，这会导致传输模耦合。

这种双调制技术也使下述情况是可能的，也就是可使困难的信号处理部分实现标准化，信号处理部分位于同步检测电路32的下游，这种标准化是靠保持中间频率f0为常数实现的，甚至在光纤长度一个仪器到另一个仪器而改变，导致干涉仪的固有频率变化时，也能做到这种保持，由于这种导致相位调制频率f2变化的改变，可以通过振幅调制频率f1的相应改变加以补偿。

图2示出电流测量装置的优选配置，它在以高压工作的交变电流线方面获得应用。图2示出的测量头40支在绝缘套41和底座42上。

测量头40和绝缘套41确定了一个中空的内体积，这个内体积被设计成能提供高度电绝缘，这是高电压仪器所要求的，例如它可充以诸如六氟化硫SF6一类的气体，而绝缘套41本身是由陶瓷或合成材料制成的。

与绝缘套41相配的底座42包括光具座43;两个辅助线圈44和45，这两个线圈的作用将在下面解释;还有电子线路46。

绝缘套41实际上具有中心绝缘柱49，49的外面有呈螺旋形绕在其上的绝缘缆47，绝缘缆47中有光纤，该缆的两端终止于底座42，抗电晕的金属隔板48为辅助线圈45和44提供静电屏蔽。测量头40含有套筒50，50里装有电导体11，11传输被测的交变电流，含有光纤的绝缘缆47的中间部分绕在套筒50上。套筒50借助吸振装置51固定在测量头的外套上，51可机械地滤除震动。

绝缘缆47含有模光纤，该光纤具有非常小的本征双折射，光纤本身被绞扭，以获得非常高的圆双折射，保持这种折射是靠其涂有硅胶，硅胶具有良好的介电性，而且是机械震动的良好吸收体。这种构成赛格耐克干涉仪回路的光纤置于位在底座42上的光具座43，直线地通过辅助线圈44，螺旋地绕在中心绝缘柱49上，直到绝缘套41的顶端，到达测量头40，在40里，它沿绝缘套筒50绕几圈，然后在回到底座42以前再回头沿绝缘套41里的中心绝缘柱49缠绕，并在回到光具座43以前直线地穿过辅助线圈45。

光具座43含有：光源55;线偏振单模定向耦合器56;用集成光学技术制作的回路57，它便于起偏器、定向耦合器和相位调制器执形其功能;还有两条光纤回路58和58′，它们起四分之一波片的作用。光具座43被放在恒温控制的罩子里，以便对它进行气候和机械保护。43经由多模光纤与电路46进行光联系，多模光纤构成定向耦合器的两个输出支路59和60，所述耦合线采用多模光纤，是因为这里传输的唯一有用的信息是光功率信息。一个电连接器被用来将集成光学技术制作的回路57的电控制和光源55接到电路46。

图3是对电路46以及它与光具座43的连接情况的详细视图。

电路46含有：发送部分，它产生的电信号被用来为沿相反方向通过干涉仪的两束光波提供振幅调制和相位调制;接收部分，它从离开干涉仪的两束沿相反方向传播的光波拍频中，提取与被测电流的正弦值成正比的信号;自动校准部分;用来数字处理接收信号的部分，该部分还控制自动校准部分，以及把电流测量结果传输到该仪器外部，与此同时，将上述测量与外部时间参照随意同步;还有伺服部分，包含有为电路46和用来对光具座作温度调节进行供电的电源65。

供电路46使用的电源65是斩波器型的，它提供所需要的各种编置电压，并对电路46和从外部直流电源来的电缆66之间提供良好的金属绝缘。

光具座43的温度控制是由调节程序块67来保证的，67被耦合到温度测量部件和加热部件68，68被集成在光具座里。

发送部分包括用于调制光源55的功率的调制器70，以及频率合成发生器71。调制器70由反馈回路加以稳定，该反馈回路包括光电探测器72，72接于光纤59，59构成定向耦合器56的输出端，而56与光源55连接。调制器70具有调制载波输入端，该载波输入端接于频率合成发生器71的输出端，而禁止输入端接于对接收部分中的信号进行数字处理的那部分的处理器83。

频率合成发生器71具有第一输出端，借助这个输出端，它传输频率f1去控制功率调制器70。频率合成发生器71具有第二输出端，通过它输出频率f2去控制集成光学技术制作的回路57的光学相位调制器。71还有第三个输出端，借助该输出端，它向接收部分的同步解调电路74提供频率（f1-f2）。频率合成发生器71有一个同步输入，该输入由时钟电路85控制，而这个时种电路是属于对接收信号进行数字处理的那部分。

接收部分有同步解调器电路74，它的前面有放大和滤波电路75，75接于光电探测器76的输出端，而光电探测器连接到光纤60上，60构成定向耦合器56的输出端，56耦合到干涉仪上;而同步解调电路74的后面有另一个放大和滤波电路77，以及模-数转换器78。

用来对来自干涉仪的两束沿相反方向传播光束之间的拍频加以接收的光电探测器76提供信号，该信号与接收的光功滤成正比。由于在频率f1的振幅调制和在频率f2的相位调制，所以这个光功率可以象前面方程式（3）中所见到的那样，由下式表示：

P＝（1+msin2πflt）（Po1+Po2+ $2\sqrt{\mathrm{Po1.Po2}}$ cos[δΦ+αcos（2πf2t+β）]）

这个信号被电路75滤波和放大，以便提取频率为f1-f2的成分，该成分与下列表示式（方程（4））成正比：

P′＝ 1/2 mPoJ1（α）sinδφsin[2π（f1-f2）t+φ]

而且当加到同步捷调电路76，然后被电路77滤波和放大后，该成分导致以下形式（方程5）的电流测量信号S（t）：

这个信号被模-数转换器67采样和数字化，67包括采样保护电路，该电路处于对接收信号进行数字处理的那部分的控制之下。67还包括一个模-数转换器装置，它以习用方式，例如以连续逼近法工作。

自动标准部分包括直流发生器80，80给辅助线圈44和45馈电，并且通过模-数转换器81接收来自数字处理部分的直流参考信号，还经由模-数转换器82向数字处理部分提供对所提供电流的测量，而82包括一个在数字处理部分控制下的采样保持电路。

用于对接收信号进行数字处理的部分包括信号处理处理器83、通信处理器84和时钟电路85。

信号处理处理器83从接收部分所提供的信号中求出被测电路I1    sinωt的明确量度，并且对自动标准部分的动作进行控制，以及向比例因子K2提供周期性校准。

通信处理器84使用高安全标准化规约、例如高级数据链路控制（HDLC）型，对信号处理处理器83所提供的电流瞬时测量加以编码，转换成串行形式，然后将其数字地传输。这种向外传输经由发光二极管86和构成测量仪器输出端的单模或者多模光纤87完成。

时钟电路85通过光纤88接收外来同步信号。时钟电路85使信号处理处理器83和通信处理器84一起，与模-数转换器78和82所完成的采样同步，并与上述所有同步到外来同步信号上的所有上述操作同步，因此能使一批测量仪器并联地一起被用于一个多相位电网，在该电网中，要紧的是每个相位中的电流瞬时测量是同步完成的。时钟电路85还为发送部分中的频率同步发生器71提供稳定的时钟信号，以便产生频率为f1和f2的调制载波以及频率为f1-f2的解调载波，从而在所有的相应相位保证同步解调电路74妥当地动作。

为了从信号S（t）中明确地求出被测交变电流的瞬时值，信号处理处理器83借助反正弦函数的定义表、因子K1和K2的值和相应的算法，完成下列计算：

（1/K1）Arc    sin（S（t）/K2）

如上所述，被测电流的法拉第效应的效应因子K1，取决于基本参数V（费尔德常数），和N（光波沿着传输被测电流的导体所走过的圈数），这种基本参数可以改变。该因子的值是靠对测量链的起始校准来确定的。

比例因子K2的值对测量链的各个成分的漂移敏感，特别对光源55发射的光功率的变化敏感。比例因子K2的值零漂移误差ε0和比率漂移误差ε1的支配，使得被测瞬时电流的精确值事实上成为：

（1/K1）Arc    sin[（S（t）-ε0）/（K2-ε1）]

就不含直流成分的交变电流而言，零漂移误差ε0可被认为是接收部分中信号S（t）的直流成分，由此它由信号处理处理器83中对信号S（t）的数字滤波所决定。所述滤波是在交变电流被测的短暂期间进行的，而这个交变电流被认为是不含任何直流成分的（例如，在高压电流降压系统中，直流成分小于1.2国际安培（In）时），而且直流成分被调整的速率低于被测交变电流的频率。在上述例子中，它被对信号S（t）的数字滤波所确定，该滤波是在持续1～2秒，重复频率为0.001赫的情况下进行的，0.001赫与交变电流电网的50赫或60赫的频率相比是低多了。

虽然，这种通过监视误差ε0的振幅确定零漂移误差ε0的方法，适宜用来监视交变电流中的故障直流分量，但是用在上述的测量仪器中是较佳的，更一般地说，在任何对经由干涉仪传播的光波进行调制的仪器中，使用不同的方法，该方法不被任何可能的直流成分所影响。在这样的测量仪器中，输出信号是从其频率高于交变电流频率的光线中产生的，该光线与来自干涉仪的光束的光功率是隔绝的。该光线可以用断开调制消除掉，以使剩余值出现在输出中，这个剩余值仅由测量链中的各种成分的零漂移引起。

在这一另外的测量零漂移误差ε0的方法中，信号处理处理器83对被测电路的瞬时值的测量停止一个短时间周期，并断开振幅调制器70，因此使信号S（t）从接收部分中消失，因为这个信号与振幅调制系数m（方程（4））成正比，从而使得与测量链中的各种成分的零漂移误差ε0相对应的剩余值出现。在这个短时间周期中，信号处理处理器83传输被测交变电流的瞬时电流值，这如先前的周期中通信处理器84所存储的。这个测量的短期中断是允许的，因为进行的重复频率比被测交变电流的频率低得多，而且仅在正常条件时采用，因为对于被检测电流来说，没有任何高值时线路故障出现的危险最小。

比率误差ε1是由周期校正方法来消除的，信号处理处理器83在计算被测电流瞬时值的同时完成这件事;一些周期例外，在这些周期中，被测电流的平均值大于所取的临界值，例如是它的正常值的1.2倍，所述的临界值以下述方法选择：使法拉第效应引起的相位差角度K1    I1不超过10°左右。

每次校正比例因子K2时，信号处理处理器83确定被测交变电流的峰值I1，然后用自动校准部分，借助向处于两个不同电流值I21和I22的辅助线圈44和45注入测试直流电流来引起振幅不同的两个相继扰动。此后，信号处理处理器83从接收部分中的输出信号S（t）中求出直流成分S01和S02，这两个成分是与这两个扰动相应出现的;而且在这些直流分量S01和S02的值的基础上，从被测电流峰值I1（它是用老的比例因子K2的值计算出来的），以及测试直流的两个电流I21和I22，导出比例因子的校正值K2-ε1。

信号处理处理器83借助诸如对电流的几个周期的最大检测电流值进行平均，可确定被测交变电流的峰值I1。

辅助线圈44和45串接起来，以便在干涉仪回路中产生附加的非互易双折射效应，而且它们的法拉第效应的效应系数是其匝数的函数。除了用来周期性地校正比例因子的值外，在线圈44和45中没有电流通过，而信号处理处理器83借助向直流电流施加零参照值，来将自动校准部分的直流发生器80关掉。

在比例因子校正周期的第一扰动期间，信号处理处理器83向自动校准部分的电流放大器80加一个的电流参考值，这引起一个直流电流值I21流过辅助线圈44和45，象图4所示那样。上述的第一扰动发生在时间T1期间，T1相当长，足以使接收部分中的信号S（t）的成分S01被数字滤波。借助法拉第效应，这在绕干涉仪沿相反方向传播的两束波之间引起相移δφ，它被迭加到被测电流引起的相移δφ上，以便产生等于下式的总相移：

δφ+δ′φ＝k1    I1    sin    wt+k3    I21

在接收部分的输出，即在模-数转换器78的输出中给出如下形式的信号S（t）：

s（t）＝ε0+（k2-ε1）sin[k1    I1    sin    wt+k3    I21]

其中直流分量的表示式为：

so1＝ε0+（k2-ε1）JO（k1    I1）sin（k3    I21）

式中，J0是一类零级贝塞耳函数。

在比例因子校正周期的第二个扰动期间，信号处理器83向自动校正部分的电流发生器80施加一个不同的电流参考值，从而使辅助线圈44和45有一个如图4所示的流经其内的直流值I22，I22的方向与第一个扰动电流I21的方向相反，而其绝对值也不同（因为要精确相等很困难，而且在任何情况下均无必要）。上述的第二个扰动在时间T2发生，T2也相当长，足以使接收部分信号S（t）的直流成分S02被数字滤波。第二个直流I22以与第一个直流I21相同的方式，导致接收部分的模-数转换器的输出中出现一个直流分量S02，其表示式为：

so2＝ε0+（k2-ε1）JO（k1    I1）sin（k3    I22）

两个直流分量S01和S02之间的差值对零漂移误差ε0不敏感，而与比例因子的精确值有关系，其表示式为：

k2-ε1＝（so1-so2）/（JO（k1.I1）[sin（k3    I21）-sin（k3    I22）]）

信号处理处理器靠一个适当的算法完成这一计算。

人们可以看稻，确定值K1    I1所用的精度对测量影响很小，这里它的值不超过10°左右，因为在这个变化范围内，第一类零级贝赛耳函数的斜率低。而对确定直流测试电流I21和I22所用的精度则不是这样，这就是为什么信号处理处理器83不使用它施加的参照值，而使用模-数变换器所提供的实际测量值的原因。

上述自动校正方法特别有利于使用由两个电流测量仪器构成的降压测量仪器，上述两个电流测量仪器具有同样的结构和操作，但是具有不同的敏感度，即具有绕不同电势的不同的光纤匝数。在这种情况下，有可能把瞬时电流测量从一个仪器传送到另一个仪器的输出，而且这种传输是在重置其零位所要求的时间内完成的，反之亦然。

Claims (4)

1、一种用来对电流测量仪器的比例因子进行校正的方法，这种测量仪器借助在干涉仪中实现的法拉第效应去测量交变电流，而干涉仪提供输出光束，该光束的光功率包括一个频谱成分，在比例因子K2的范围内，该频谱成分与相位差的正弦或余弦成正比，而这个相位差是由通过该干涉仪的光束的法拉第效应产生的，上述的相位差本身与被测电流的瞬时值成正比，宛如被乘了一个法拉第效应的效应因子K1，上述光束被光电探测器(76)接收，而上述(频谱)成分被相关联的电子线路将其从中求出，以便构成该干涉仪的输出信号S(t)，上述方法的特征在于：

从干涉仪的输出信号S(t)，被测交变电流的法拉第效应的效应因子K1和所得到的比例因子K2的值，确定被测交变电流的峰值I1；

通过将一个辅助法拉第效应加到由被测交变电流形成的法拉第效应上的办法来产生两个不同振幅的相继的扰动，上述辅助法拉第效应是由测试直流电流产生的，该电流先后取两个明确的值I21和I22，这两个值不等于零并被施加上法拉第效应的效应因子K3；

把响应于上述两个扰动的干涉仪输出信号的直流分量SO1和SO2存储起来；而且

采用由下式表示的新比例因子K2：

(SO1-SO2)/(JO(K1·I1)[sin(K3 I21)-sin(K3 I22)])

式中，JO是第一类零级贝塞耳函数。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述的相继扰动是通过将辅助法拉第效应加到由被测交变电流新形成的法拉第效应上而产生的，上述辅助法拉第效应是由测试直流电流引起的，这个电流取两个明确的直流值I21和I22，这个电流至少经一个辅助线圈（44，45），该线圈对作用于干涉仪回路上的磁场进行修正，并与传输被测交变电流的导体（11）电隔离。

3、根据权利要求1所述的方法，加到干涉仪上的电流测量仪器配有光波调制器，该调制器向上述成分提供一个频率，该频率高于被测交变电流的频率，其特征在于：它还周期性地断开上述调制器，以便断开上述成分，从而使剩余值出现在干涉仪的输出信号S（t）中，上述剩余值与上述输出信号中的零漂移误差εO相对应，这是考虑到每次它被使用时的校正问题。

4、根据权利要求1所述的方法，加到干涉仪上的有电流测量仪器，该仪器装有调幅器（70），它靠光源（55）发出的光功率工作，光源提供光束，该光束产生通过干涉仪传输的光波，并向上述成分提供一个频率，该频率高于被测交变电流的频率，其特征在于：它还周期性地断开上述调幅器（70），以便断开上述成分并使剩余值出现在干涉仪的输出信号S（t）中，上述剩余值与上述输出信号中的零漂移误差εO相对应，这里的考虑是在使用上述输出信号之前对其进行校正。

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