JP2013503339A - 温度補償を有する光ファイバ電流検知システム - Google Patents

温度補償を有する光ファイバ電流検知システム Download PDF

Info

Publication number
JP2013503339A
JP2013503339A JP2012526747A JP2012526747A JP2013503339A JP 2013503339 A JP2013503339 A JP 2013503339A JP 2012526747 A JP2012526747 A JP 2012526747A JP 2012526747 A JP2012526747 A JP 2012526747A JP 2013503339 A JP2013503339 A JP 2013503339A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
fiber optic
sensing system
current sensing
optical fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012526747A
Other languages
English (en)
Inventor
リー,ブン・クウィー
グイダ,レナート
ウー,ジュンタオ
クレーマー,セバスチアン・ゲハート・マキシム
デカーテ,サチン・ナラハリ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2013503339A publication Critical patent/JP2013503339A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/24Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
    • G01R15/247Details of the circuitry or construction of devices covered by G01R15/241 - G01R15/246
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/32Compensating for temperature change

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

光ファイバセンサシステムは、1つまたは複数の所望の波長を有する光を生成するよう動作する少なくとも1つの光源を使用する。所望の光の波長に対し透過性である第1の光ファイバに基づくセンサは、所定の導電体または導電体を通って流れる電流から放射される磁場を検知するよう動作する。別の光ファイバに基づくセンサであり得る温度センサは、光源によって生成される光に応答して、第1の光ファイバに基づくセンサに関連する動作温度を検知するよう動作する。信号処理電子回路は、光ファイバセンサの測定した動作温度に応答して、検知電流に関連する、温度によって誘起された誤差を実質的に補償するよう、検知電流を調整する。
【選択図】図3

Description

本発明は、一般に、光ファイバ検知方法および光ファイバ検知システムに関し、より具体的には、光電流センサ測定に関連する、温度によって誘起された誤差を補償するための光ファイバシステムおよび光ファイバ方法に関する。
光ファイバの磁場または電流検知は、温度依存性が強い。この温度依存性に起因して、かかる検知技法は、温度の絶縁または温度測定および補償技法を必要とする。
現況技術のシステムに適用される共通の原理は、金属線により画定された熱電素子を使用して、温度を測定することである。電磁的に苛酷な環境の中では、金属線により画定された熱電素子を、常に使用できるわけではない。他の技法としては、電流検知の期間の、温度の自己補償が挙げられるが、これらの技法は、限定された温度範囲内で有効であるか、または複雑な信号処理アルゴリズムが必要である。
光ファイバ温度センサは、外部の電磁場に対し、光ファイバ温度センサが固有の耐性を有するため、電磁的に苛酷な環境の中で使用するのに、より好適であり、測定可能な温度範囲が広い。
光ファイバ電流検知システムと協働する光ファイバ温度検知システムは、両方の検知システムが光ファイバセンサプラットフォームに基づくために、実装がより簡単になる。
米国特許第2002/145414号明細書
簡略に言えば、一実施形態によれば、温度補償型光ファイバ電流検知システムは、
導電体を通って流れる電流を検知するよう構成される光ファイバ変換器と、
光ファイバセンサの動作温度を測定するよう構成される光ファイバ温度センサと、
光ファイバ電流変換器の測定した動作温度に応答して、検知電流に関連する温度によって誘起された誤差を実質的に補償するため、検知した電流測定値を調整するよう構成される、信号処理電子回路とを備える。
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読めばより良く理解され、図面中では、図面の全体にわたって同様の記号が同様の部品を表している。
光ファイバ電流検知システムを使用する、測定電流の温度依存性を説明する図である。 本発明の一実施形態による、温度補償型電流測定を可能にする方法を示す流れ図である。 本発明の一実施形態による、シングルポイント光ファイバ温度センサを使用する温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 本発明の一実施形態による、直列構成の光ファイバ温度センサを使用する温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 本発明の一実施形態による、1つまたは複数の連続して分布した光ファイバ温度検知素子を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 本発明の一実施形態による、並列構成の光ファイバ温度センサを使用する温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 本発明の一実施形態による、温度補償型光ファイバ電流検知システムに応答する温度コントローラを例示する簡略図である。 本発明の一実施形態による、複数の光源および複数の光検出器とともに、光ファイバ電流変換器および別個の光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 本発明の一実施形態による、複数の光源および複数の光検出器とともに、その両方が共通の光ファイバと一体化された光ファイバ電流変換器および光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 本発明の一実施形態による、共通の光源および共通の光検出器とともに、光ファイバ電流変換器および別個の光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 本発明の別の実施形態による、共通の光源および共通の光検出器とともに、その両方が共通の光ファイバと一体化され共通の検出器ユニットを駆動する光ファイバ電流変換器および光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 本発明の一実施形態による、共通の光源とともに、共通の光ファイバと一体化される場合があり、または共通の光ファイバと一体化されない場合があり、対応する検出器を駆動する、光ファイバ電流変換器および光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 本発明の一実施形態による、複数の光源とともに、共通の光ファイバおよび共通の検出器と一体化される場合があり、または共通の光ファイバおよび共通の検出器と一体化されない場合がある、光ファイバ電流変換器および光ファイバ温度センサを使用する、温度補償型光ファイバ電流検知システムを例示する簡略図である。 図4および図8によって表したシステムアーキテクチャに対応する、ファラデー効果に基づき電流を測定するよう光ファイバ温度センサおよび光ファイバ電流変換器を実装するための、1つまたは複数のファイバブラッググレーティングセンサを使用する、有形の温度補償型光ファイバ電流検知システムを描く図である。 図3および図8によって表したシステムアーキテクチャを実装するため、ガリウム−ヒ素材料(GaAs)光反射率に基づくファイバ温度検知技術および別個のファラデーガーネット結晶に基づく電流検知技術を使用する、有形の温度補償型光ファイバ電流検知システムを描く図である。
上記の図面が代替実施形態を明記する一方で、議論の中で言及するように、本発明の他の実施形態も意図される。全ての場合において、本開示によって、限定ではなく代表として、本発明が例示する実施形態を提示する。本発明の原理の範囲および趣旨の中に含まれる、多数の他の変更および実施形態を、当業者なら考案することができる。
図1〜図15を参照して本明細書で記載する本発明の実施形態は、磁場検知または電流検知のための温度補償型光ファイバセンサシステムを対象とする。本明細書で記載した、特定の具体化した磁場センサまたは電流センサは、光ファイバコアまたはファラデーガーネットなどの光学材料中のファラデー効果に基づく。より具体的には、これらの実施形態は、電流によって生成される磁場の強さに関して偏光角が回転する、偏光検知原理に基づく。
本明細書で記載の具体化した光ファイバ温度センサは、限定するものではないが、ファイバブラッググレーティング測定、ラマン散乱、ブリルアン散乱、ファブリーペロー干渉計測定、マッハツェンダー干渉計測定、マイケルソン干渉計測定、サニャック干渉計測定、マイクロベンディング測定、マクロベンディング測定、偏光測定、高温測定、反射率測定、および放射率測定を含み得る、内因性および/または外因性の光ファイバ検知方法を使用する。温度センサ点の位置は、磁場に敏感な光ファイバまたはファラデーガーネットなどの光磁気/電流センサから分離する、あるいは光磁気/電流センサと共設することができる。
一実施形態による、1つの光ファイバに光ファイバ磁場/電流センサと光ファイバ温度センサの両方を組み合わせることによって、性能を拡張して製造することができるコスト効果的なシステムが可能になる。ファラデー効果は温度依存性が強いので、電流測定/磁場測定における任意の温度によって誘起された誤差を補償するために、測定した温度を使用することができる。
図1は、温度を変化させた、電流測定の変動性を説明する。図は、温度依存性の非線形特性を示す。光ファイバ電流変換器システムが動作する温度領域を拡大するには、この温度によって誘起された誤差を補償しなければならない。
図2によって、温度補償型光ファイバ電流変換器を実装するための機能ブロックが明らかになる。温度測定値202は電流測定値204とともに、信号プロセッサ206に送られる。信号プロセッサ206は、これら2つの入力を使用して、温度によって誘起された誤差を含まない、より正確な電流測定値208を生成する。
図3は、本発明の一実施形態による、シングルポイント光ファイバ温度センサ12を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システム10を例示する簡略図である。特定の実施形態によれば、光ファイバ電流検知システム10は、レーザ光源または広帯域の光源であって良い、光源14を含むと考えることができる。光ファイバ電流検知システム10は、ファラデー効果を使用して動作することができる光ファイバ電流変換器16も含む。
一実施形態によれば、光ファイバ温度センサ12は、光ファイバ電流変換器16から独立であって良い。一態様によれば、温度センサ12は、例えば、ガリウム−ヒ素材料(GaAs)を含むことができ、ガリウム−ヒ素材料は、この材料のバンド端のため、約850nmを越える光の波長において光学的に透過性である。このバンド端の位置は、温度依存性であり、1ケルビン度毎に約0.4nmシフトする。この情報は、光ファイバ26に沿って、対応する温度センサ光電子回路24に送信される。次いで温度情報は、例えば、デジタル信号プロセッサ(DSP)であり得る、信号処理電子回路28に送信される。信号処理電子回路28は、電流変換器16を介して生成された測定電流信号ならびに温度センサ12を介して生成された測定温度信号を処理し、温度補償電流信号測定値を生成する。別の実施形態によれば、光ファイバ温度センサ12は光ファイバ26の所望の部分を備えることができ、所望の部分は、例えば、1つまたは複数のファイバセンサを含む。
図4は、本発明の一実施形態による、直列構成の温度センサ32を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システム30を例示する簡略図である。光ファイバ電流検知システムは、一実施形態によるレーザ光源であるかまたは別の実施形態による広帯域光源である光源14を含み、ファラデー効果を使用して動作することができる光ファイバ電流変換器16をさらに含む。
一実施形態によれば、温度センサ32は、光ファイバ26の中または光ファイバ26に沿った別々の点において、内因または外因の複数のファイバセンサを備える。ファイバセンサを通過する光の特性は、良く知られた形の温度依存性であり、したがって、本明細書に記載の原理をより良く理解することにおいて、簡潔さを保ち、明確さを増すため、本明細書中でファイバ温度センサの動作原理をこれ以上議論しない。温度センサ32を介して生成される光信号は、光ファイバ26に沿って、対応する温度センサ光電子回路24に送信される。次いで、温度情報は、例えば、限定するものではないが、デジタル信号プロセッサ(DSP)を含み得る信号処理電子回路28に送信される。信号処理電子回路28は、光ファイバ電流変換器16を介して生成される電流信号および複数の光ファイバ温度センサ32を介して生成される温度信号を処理し、温度補償電流測定信号を生成する。
図5は、本発明の一実施形態による、1つまたは複数の連続して分布した温度センサ192を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システム190を例示する簡略図である。測定するため連続して分布する温度検知構成と対応する温度センサ光電子回路24への送信温度信号を使用することを除けば、光ファイバ電流検知システム190は、上記の温度補償型光ファイバ電流検知システム10および温度補償型光ファイバ電流検知システム30と実質的に同じやり方で機能する。
図6は、本発明の一実施形態による、並列構成の光ファイバ温度センサ42を使用する温度補償型光ファイバ電流検知システム40を例示する簡略図である。並列構成の光ファイバ温度センサ42および対応する温度センサ光電子回路24へ温度信号を送信するための通信経路を提供する複数の対応する光ファイバ44を使用することを除けば、光ファイバ電流検知システム40は、上記の温度補償型光ファイバ電流検知システム10および温度補償型光ファイバ電流検知システム30と実質的に同じやり方で機能する。
図7は、本発明の一実施形態による、温度センサ12および温度検知電子回路24によって測定される温度に応答する温度コントローラ56を有する、温度補償型光ファイバ電流検知システム50を例示する簡略図である。
一実施形態によれば、温度センサ12は、温度を測定し、光ファイバケーブル26を介して温度センサ光電子回路24に情報を送信する。このことによって、加熱および/または冷却素子52を制御するため、温度コントローラ56がデータ通信リンク55を介して使用することができる温度測定値がもたらされる。別の実施形態によれば、温度検知光電子回路24からの温度測定値は、例えば、限定するものではないが、デジタル信号プロセッサ(DSP)を含み得る信号処理電子回路28によって、データ通信リンク55を介して同時に使用され、温度補償電流測定値をもたらすことができる。これは、加熱/冷却素子が十分に高速でないか、または限定された加熱/冷却能力を有する事例であり得る。
一実施形態によれば、温度コントローラ56は、光ファイバ電流変換器16に極近傍に良く考えて配置した加熱/冷却素子52と電気的または光学的に結合され、そのため、加熱/冷却素子52は光ファイバ電流変換器16を効果的に加熱および冷却することができる。加熱/冷却素子52は、絶縁体素子54とも組み合わせて動作して、光ファイバ電流変換器16を冷却または加熱することができる。したがって、温度コントローラ56が電力供給されている場合、加熱/冷却素子52を通過する電流のレベルは、温度が安定した動作環境の中で光ファイバ電流変換器16を動作させるようなやり方で制御される。
図8は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流変換器66へ光を送る複数の光源62、64および光ファイバ温度センサ68を使用して、対応する検出器70、72によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム60を例示する簡略ブロック図である。
図9は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流および温度センサ76へ光を送る複数の光源62、64を使用して、複数の検出器70、72によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム74を例示する簡略ブロック図である。電流および温度検知素子76は、両方のセンサに共通の光ファイバと一体化される。
図10は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流変換器82および光ファイバ温度センサ84へ光を送る共通の光源80を使用して、共通の検出器86を介して受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム78を例示する簡略ブロック図である。
図11は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流および温度センサ76へ光を送る共通の光源80を使用して、共通の検出器86によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム88を例示する簡略ブロック図である。電流および温度検知素子76は、両方のセンサに共通の光ファイバと一体化される。
図12は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流および温度センサ76へ光を送る共通の光源80を使用して、複数の検出器70、72によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム90を例示する簡略ブロック図である。電流および温度検知素子76は、両方のセンサに共通の場合も、または両方のセンサに共通でない場合もある光ファイバと一体化される。検出器70は、電流信号によって表される電流を測定するように動作し、一方検出器72は、温度信号によって表される温度を測定するように動作する。
図13は、本発明の一実施形態による、光ファイバ電流および温度センサ76へ光を送る複数の光源62、64を使用して、共通の検出器86によって受信される電流信号および温度信号を生成する、温度補償型光ファイバ電流検知システム92を例示する簡略ブロック図である。電流および温度検知素子76は、両方のセンサに共通の光ファイバと一体化される場合も、または両方のセンサに共通の光ファイバと一体化されない場合もある。光ファイバ電流変換器は、光源62から送られた光に応答し、一方、光ファイバ温度センサは、光源64から送られた光に応答する。検出器86は、電流信号によって表される電流を測定し、温度信号によって表される温度も測定するように動作する。しかし、図1〜図13を参照して上で記載した実施形態は、そのように限定されず、多くの他の実施形態が、本明細書に記載した発明の概念および原理を使用して考案できることを理解されたい。
図14は、図4および図8によって表したシステムアーキテクチャに対応する、ファラデー効果に基づき電流を測定するよう光ファイバ温度センサおよび光ファイバ電流変換器110を実装するための、1つまたは複数のファイバブラッググレーティングセンサ102を使用する、一実施形態による有形の温度補償型光ファイバ電流検知システム100を描く。光ファイバ電流変換器信号は、光ファイバ110に沿って送信され、一方光ファイバ温度信号は、光ファイバ108に沿って送信される。温度センサ検出器106は、光ファイバ108を介して温度信号を受信し、一方、電流センサ検出器104は別の対応する光ファイバ110を介して電流信号を受信する。検出器ユニット106は、光ファイバ温度センサ(複数可)のための光源を含み、検出器ユニット104は、光ファイバ電流変換器(複数可)のための光源を含む。信号処理ユニット112は、データ通信リンク114を介して検出器106から温度情報を受信し、データ通信リンク116を介して検出器104から電流情報を受信して、温度補償電流測定値を生成する。
光ファイバ電流検知システム100は、ファラデー効果に基づいており、ファラデー効果は、磁気的に誘起された複屈折であって、進行光波の偏光面の回転をもたらす。ファラデー効果は、直線偏光の回転を測定する偏光法または非相反移相量を測定する干渉法のいずれかを使用し、光ファイバのような反磁性および常磁性材料中で観察することができる。
図15は、図3および図8によって表したシステムアーキテクチャを実装するため、ガリウム−ヒ素材料(GaAs)光反射率に基づくファイバ温度検知技術を使用する、一実施形態による、有形の温度補償型光ファイバ電流検知システム140を描く。光ファイバ電流検知システム140は、光源144によって生成された光に応答して信号を反映するよう動作する、GaAsチップ142を含む。光ファイバ電流変換器信号は、光ファイバ158に沿って送信され、一方光ファイバ温度信号は、光ファイバ160に沿って送信される。
GaAsチップ142は、直接バンド端材料を含み、直接バンド端材料は、その内部材料のバンド端のために約850nmを越える光の波長において光学的に透過性である。しかし、このバンド端の位置は、温度依存性であり、1ケルビン度毎に約0.4nmシフトする。直接バンド端温度センサとして使用することができる他の材料としては、限定するものではないが、III−V族材料およびII−VI族材料が挙げられる。III−V族材料としては、例えば、ガリウムヒ素、リン化インジウム、リン化ガリウム、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、インジウムガリウムリン、ガリウムヒ素リン、インジウムリンヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、ガリウムインジウムヒ素リンおよびインジウムヒ素を挙げることができる。II−VI族材料としては、例えば、テルル化亜鉛、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化カドミウム、セレン化亜鉛、セレン化硫化亜鉛、硫化亜鉛カドミウム、酸化亜鉛、セレン化インジウムおよび硫化亜鉛を挙げることができる。
電流変換器ヘッド148は、一般的な常磁性および反磁性光ファイバに基づく材料の磁気光学感度よりも、少なくとも1桁大きい磁気光学感度(高ベルデ定数)を呈する、小結晶ファラデーガーネット材料を含む。センサヘッド148は、ファラデー効果に基づいて電流を測定し、ファラデー効果は、磁気的に誘起された複屈折であって、ファラデーガーネットを通って伝送される進行光波の偏光面の回転をもたらす。信号処理ユニット150は、データ通信リンク152を介して検出器144から温度情報を受信し、データ通信リンク156を介して検出器154から電流情報を受信して、温度補償電流測定値を生成する。
電流情報および温度情報は、光ファイバ温度検知素子をファラデー結晶ガーネットの近傍にまたは光ファイバの側部に沿って配置することで、光ファイバ電流検知システムの中に直接光ファイバ温度検知素子を組み込むことにより、同時に決定することができる。結果として得られる一体型システムは、多くの同様の光学構成要素を共有し、それによって、光ファイバセンサシステムのコストおよびサイズを減少させることになる。
まとめて説明すると、温度補償型光ファイバ電流検知システムは、磁場検知または電流検知と温度検知を組み合わせ、温度に敏感な電流測定値を補償する。一実施形態によれば、磁場変換器または電流変換器は、反磁性および/または常磁性光ファイバコアまたは強磁性体のガーネットなどの光学材料中のファラデー効果に基づく。一態様によれば、センサシステムは、偏光角が磁場または電流の強さに関して回転する、偏光検知原理を使用する。センサシステムは、1つまたは複数の内因性および外因性の光ファイバ検知方法に基づく温度検知をさらに使用する。光ファイバ温度検知方法および/または光ファイバ温度検知素子としては、限定するものではないが、ファイバブラッググレーティング測定、ラマン散乱、ブリルアン散乱、ファブリーペロー干渉計測定、マッハツェンダー干渉計測定、マイケルソン干渉計測定、サニャック干渉計測定、マイクロベンディング測定、マクロベンディング測定、偏光測定、高温測定、反射率測定、および放射率測定から選択される測定技法に基づく測定を挙げることができる。
両方のセンサを1つのファイバに組み合わせることによって、コスト効果的なシステムが可能になる。ファラデー効果は温度依存性が強いので、測定した温度を使用して、電流測定/磁場測定を実時間で較正することができる。温度センサ点の位置は、別の光学構成要素の位置であることができ、または、磁場に敏感な光ファイバまたはファラデーガーネット(複数可)などの光磁場変換器および電流変換器と一緒に組み合わせることができる。
本明細書において、本発明の単にいくつかの特徴を例示し記載してきたが、当業者なら多くの修正および変更が想起されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのような修正および変更の全てを、本発明の真の趣旨の中に含まれる対象とすることを意図していることを理解されたい。
10 温度補償型光ファイバ電流検知システム
12 シングルポイント光ファイバ温度センサ
14 光源
16 光ファイバ電流変換器
24 温度センサ光電子回路
26 光ファイバ
28 信号処理電子回路
30 温度補償型光ファイバ電流検知システム
32 光ファイバ温度センサ
40 温度補償型光ファイバ電流検知システム
42 光ファイバ温度センサ
44 光ファイバ
50 温度補償型光ファイバ電流検知システム
52 加熱および/または冷却素子
54 絶縁体素子
55 データ通信リンク
56 温度コントローラ
60 温度補償型光ファイバ電流検知システム
62 光源
64 光源
66 光ファイバ電流変換器
68 光ファイバ温度センサ
70 検出器
72 検出器
74 温度補償型光ファイバ電流検知システム
76 電流および温度検知素子、光ファイバ電流および温度センサ
78 温度補償型光ファイバ電流検知システム
80 光源
82 光ファイバ電流変換器
84 光ファイバ温度センサ
86 検出器
88 温度補償型光ファイバ電流検知システム
90 温度補償型光ファイバ電流検知システム
92 温度補償型光ファイバ電流検知システム
100 温度補償型光ファイバ電流検知システム
102 ファイバブラッググレーティングセンサ
104 電流センサ検出器、検出器ユニット
106 温度センサ検出器、検出器ユニット
108 光ファイバ
110 光ファイバ温度センサおよび光ファイバ電流変換器、光ファイバ
112 信号処理ユニット
114 データ通信リンク
116 データ通信リンク
140 温度補償型光ファイバ電流検知システム
142 GaAsチップ
144 光源
148 電流変換器ヘッド、センサヘッド
150 信号処理ユニット
152 データ通信リンク
154 検出器
156 データ通信リンク
158 光ファイバ
160 光ファイバ
190 温度補償型光ファイバ電流検知システム
192 温度センサ
202 温度測定値
204 電流測定値
206 信号プロセッサ
208 電流測定値

Claims (21)

  1. 導電体を通って流れる電流を検知するよう構成される光ファイバ電流変換器と、
    前記光ファイバ電流変換器の動作温度を測定するよう構成される温度センサと、
    前記光ファイバ電流変換器の前記測定した動作温度に応答して、前記検知した電流測定値に関連する温度によって誘起された誤差を実質的に補償するため、前記検知した電流測定値を調整するよう構成される、信号処理電子回路と
    を備える光ファイバ電流検知システム。
  2. 前記温度センサが、光ファイバ経路に沿った1つまたは複数の別々の点において温度を測定するよう構成される、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  3. 前記温度センサが、光ファイバに沿った実質的に連続する経路の中で温度を測定するよう構成される、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  4. 前記光ファイバ温度センサ測定が、ファイバブラッググレーティング測定、ラマン散乱、ブリルアン散乱、ファブリーペロー干渉計測定、マッハツェンダー干渉計測定、マイケルソン干渉計測定、サニャック干渉計測定、マイクロベンディング測定、マクロベンディング測定、偏光測定、高温測定、反射率測定、および放射率測定から選択される測定技法に基づく、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  5. 前記光ファイバ電流変換器および前記温度センサが、単一の共通光ファイバ上で動作するよう一緒に構成される、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  6. 前記光ファイバ電流変換器が第1の光ファイバを備え、前記温度センサが第2の光ファイバを備える、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  7. 前記光ファイバ電流変換器および前記温度センサの両方に共通の光源をさらに備える、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  8. 前記光ファイバ電流変換器および前記温度センサの両方に共通の1つまたは複数の光検出器をさらに備える、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  9. 光の強度、光の偏光、光の波長、および光の位相から選択される少なくとも1つの光の特性に応答する少なくとも1つの検出器をさらに備え、それによって前記少なくとも1つの検出器が、動作温度を測定するよう温度センサと組み合わせて構成される、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  10. 前記温度センサが半導体材料を含む、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  11. 前記温度センサが、光ファイバ経路に沿った1つまたは複数の別々の点において温度を測定するようさらに構成される、請求項10記載の光ファイバ電流検知システム。
  12. 前記半導体材料が直接バンド端材料を含む、請求項10記載の光ファイバ電流検知システム。
  13. 前記直接バンド端材料が、III−V族半導体材料およびII−VI族半導体材料から選択される、請求項12記載の光ファイバ電流検知システム。
  14. 前記温度センサが光ファイバセンサである、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  15. 温度制御システムをさらに備える、請求項1記載の光ファイバ電流検知システム。
  16. 前記温度制御システムが受動制御システムである、請求項15記載の光ファイバ電流検知システム。
  17. 前記受動温度制御システムが、前記光ファイバ電流変換器を囲む環境温度変化の影響を減少するよう構成される絶縁体を備える、請求項16記載の光ファイバ電流検知システム。
  18. 前記温度制御システムが、前記動作温度を制御するため、能動制御機構および受動制御機構の両方を備える、請求項15記載の光ファイバ電流検知システム。
  19. 前記温度制御システムが能動制御システムである、請求項15記載の光ファイバ電流検知システム。
  20. 前記能動温度制御システムが、加熱または冷却によって前記動作温度を制御するよう動作する、請求項19記載の光ファイバ電流検知システム。
  21. 前記能動温度制御システムが光学的にまたは電気的に供給されるパワーによって電力供給される、請求項20記載の光ファイバ電流検知システム。
JP2012526747A 2009-08-27 2010-06-14 温度補償を有する光ファイバ電流検知システム Pending JP2013503339A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/548,512 US20110052115A1 (en) 2009-08-27 2009-08-27 System and method for temperature control and compensation for fiber optic current sensing systems
US12/548,512 2009-08-27
PCT/US2010/038452 WO2011025573A1 (en) 2009-08-27 2010-06-14 Fiber optic current sensing system with temperature compensation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013503339A true JP2013503339A (ja) 2013-01-31

Family

ID=42751265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012526747A Pending JP2013503339A (ja) 2009-08-27 2010-06-14 温度補償を有する光ファイバ電流検知システム

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20110052115A1 (ja)
JP (1) JP2013503339A (ja)
AU (1) AU2010286941A1 (ja)
BR (1) BR112012004213A2 (ja)
CA (1) CA2771347A1 (ja)
DE (1) DE112010003387T5 (ja)
GB (1) GB2484647A (ja)
NZ (1) NZ598387A (ja)
WO (1) WO2011025573A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101805094B1 (ko) 2013-06-04 2017-12-05 지멘스 악티엔게젤샤프트 고전압 전위에서의 온도 측정
WO2020054011A1 (ja) * 2018-09-13 2020-03-19 中国電力株式会社 蒸気管の温度測定装置、蒸気管の温度測定方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9134344B2 (en) 2009-10-28 2015-09-15 Gridview Optical Solutions, Llc. Optical sensor assembly for installation on a current carrying cable
WO2012012258A2 (en) 2010-07-21 2012-01-26 First Solar, Inc. Temperature-adjusted spectrometer
CN102721847B (zh) * 2012-06-15 2014-12-10 天津光拓科技有限公司 混合式光栅在线测温型全光纤电流互感器及其电流检测方法
US9535097B2 (en) 2012-07-19 2017-01-03 Gridview Optical Solutions, Llc. Electro-optic current sensor with high dynamic range and accuracy
CN102981136A (zh) * 2012-11-26 2013-03-20 东南大学 基于电压调制的光纤电流互感器动态性能标定方法
CN103116055B (zh) * 2013-01-29 2016-01-13 长飞光纤光缆股份有限公司 一种具有测温功能的全光纤电流互感器系统
CN103344812A (zh) * 2013-07-04 2013-10-09 常州奥镭光电科技有限公司 温度补偿的磁光电流传感器
US9146358B2 (en) 2013-07-16 2015-09-29 Gridview Optical Solutions, Llc Collimator holder for electro-optical sensor
ITMI20131668A1 (it) 2013-10-09 2015-04-09 Cnr Consiglio Naz Delle Ric Erche High voltage fiber optic sensor for the measurement of an alternating electric field
US9921113B2 (en) * 2014-07-23 2018-03-20 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Fiber optic temperature sensing system and method utilizing Brillouin scattering for large, well-ventilated spaces
US10634704B2 (en) 2016-08-17 2020-04-28 Micatu, Inc. Optical pockels voltage sensor assembly device and methods of use thereof
CN115825519B (zh) * 2023-01-05 2023-07-25 哈尔滨理工大学 一种悬臂梁式非本征光纤双法珀电流互感器的测量系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5526494A (en) * 1978-06-26 1980-02-25 Asea Ab Optical fiber thermodetector
JPS61186861A (ja) * 1985-02-14 1986-08-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光フアイバ応用センサ装置
JPH01237477A (ja) * 1988-03-17 1989-09-21 Mitsubishi Electric Corp 光ファイバ・センサ
JPH0664172U (ja) * 1993-02-18 1994-09-09 日新電機株式会社 光ファイバ電流センサ
JPH08110357A (ja) * 1994-10-07 1996-04-30 Toshiba Corp 光学式電流計測装置
US20020145414A1 (en) * 2001-02-22 2002-10-10 Argonne National Laboratory Magneto-optic current sensor
US20070223002A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Dynamp, Llc High current measurement with temperature compensation
US7339680B2 (en) * 2003-09-03 2008-03-04 Abb Research Ltd Temperature-stabilized sensor coil and current sensor
JP2009122095A (ja) * 2007-10-23 2009-06-04 Tokyo Electric Power Co Inc:The 光ファイバ電流センサおよび電流測定方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2164145B (en) * 1984-09-04 1989-01-05 Westinghouse Electric Corp Temperature compensated current sensor involving faraday effect and fiber optics
US4790669A (en) * 1986-04-08 1988-12-13 Cv Technology, Inc. Spectroscopic method and apparatus for optically measuring temperature
US4894608A (en) * 1987-07-22 1990-01-16 Square D Company Electric current sensor using the faraday effect
GB9104780D0 (en) * 1991-03-07 1991-04-17 Tatam Ralph P Apparatus and methods for measuring magnetic fields and electric currents
US5416860A (en) * 1994-08-29 1995-05-16 Industrial Technology Research Institute Method and apparatus for optically measuring electric current and/or magnetic field with temperature compensation
US6140634A (en) * 1996-09-19 2000-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Sensor for measuring electrical current strength and/or voltage
DE19738651A1 (de) * 1997-09-04 1999-03-11 Alsthom Cge Alcatel Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur eines Objekts und Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung
US6188811B1 (en) * 1998-10-31 2001-02-13 The Texas A&M Universtiy System Fiber optic current sensor
US6891622B2 (en) * 1999-02-11 2005-05-10 Kvh Industries, Inc. Current sensor
ATE265049T1 (de) * 2000-02-28 2004-05-15 Kvh Ind Inc Faraday-effekt-stromsonde mit verbesserter schwingungsreaktion
US7129470B2 (en) * 2003-06-04 2006-10-31 Weatherford/Lamb, Inc. Optical sensor using a long period grating suitable for dynamic interrogation
EP1745300B1 (de) * 2004-05-13 2017-05-31 ABB Research Ltd. Faseroptische sensorspule und strom- oder magnetfeldsensor
JP4340718B2 (ja) * 2006-10-18 2009-10-07 株式会社フジクラ 光ファイバ式温度計及び温度補償型光ファイバセンサ

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5526494A (en) * 1978-06-26 1980-02-25 Asea Ab Optical fiber thermodetector
JPS61186861A (ja) * 1985-02-14 1986-08-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光フアイバ応用センサ装置
JPH01237477A (ja) * 1988-03-17 1989-09-21 Mitsubishi Electric Corp 光ファイバ・センサ
JPH0664172U (ja) * 1993-02-18 1994-09-09 日新電機株式会社 光ファイバ電流センサ
JPH08110357A (ja) * 1994-10-07 1996-04-30 Toshiba Corp 光学式電流計測装置
US20020145414A1 (en) * 2001-02-22 2002-10-10 Argonne National Laboratory Magneto-optic current sensor
US7339680B2 (en) * 2003-09-03 2008-03-04 Abb Research Ltd Temperature-stabilized sensor coil and current sensor
US20070223002A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Dynamp, Llc High current measurement with temperature compensation
JP2009122095A (ja) * 2007-10-23 2009-06-04 Tokyo Electric Power Co Inc:The 光ファイバ電流センサおよび電流測定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6014009217; Patterson et al.: 'A Fiber-Optic Current Sensor for Aerospace Applications' Aerospace and Electronic Systems Magazine Volume 5, Issue 12, 1990, 10-14, IEEE *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101805094B1 (ko) 2013-06-04 2017-12-05 지멘스 악티엔게젤샤프트 고전압 전위에서의 온도 측정
WO2020054011A1 (ja) * 2018-09-13 2020-03-19 中国電力株式会社 蒸気管の温度測定装置、蒸気管の温度測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB2484647A (en) 2012-04-18
GB201203200D0 (en) 2012-04-11
US20110052115A1 (en) 2011-03-03
BR112012004213A2 (pt) 2016-03-29
WO2011025573A1 (en) 2011-03-03
DE112010003387T5 (de) 2012-06-21
NZ598387A (en) 2013-10-25
CA2771347A1 (en) 2011-03-03
AU2010286941A1 (en) 2012-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2013503339A (ja) 温度補償を有する光ファイバ電流検知システム
Feng et al. High-precision temperature-compensated magnetic field sensor based on optoelectronic oscillator
US10969411B2 (en) Polarization insensitive current and magnetic sensors with active temperature compensation
CA2233880C (en) Verdet constant temperature-compensated current sensor
US20130234698A1 (en) Integrated optical circuit and method for measuring current as well as sensor module and measuring device
Oh et al. Optical fiber Fabry-Perot interferometric sensor for magnetic field measurement
US11698308B2 (en) Optical temperature measurements in photonic circuits
JP2019128597A (ja) 電気光学移相器のための温度フィードバック
CN102474357B (zh) 光收发器和光纤陀螺仪
Marin et al. Fiber Bragg grating sensor interrogators on chip: Challenges and opportunities
CN101750590A (zh) 一种环境温度变化和磁感应强度的测量方法及装置
USH371H (en) Optical fiber interferometer
Passaro et al. Modeling and design of a novel high-sensitivity electric field silicon-on-insulator sensor based on a whispering-gallery-mode resonator
CN108845174A (zh) 一种差分式全光纤电流互感器
US20020075549A1 (en) Light modulation
US7183765B2 (en) Micro-position sensor using faraday effect
Selvarajan Fiber optic sensors and their applications
Bock et al. Temperature-compensated fiber optic strain sensor based on polarization-rotated reflection
KR101056275B1 (ko) 출력광 분기형 폴리머 광도파로 전류 센서
Riza et al. Cryogenic temperature measurement using silicon carbide-based wireless optical sensor
Rajan et al. Temperature-induced instabilities in macro-bend fiber based wavelength measurement systems
JP3159823B2 (ja) 光方式の電界測定装置
Pratt et al. Optical fibre magnetometer using a stabilised semiconductor laser source
CN118150914A (zh) 抑制温度敏感性的集成光波导电场传感器及电场检测方法
Lee A Novel Signal Processing Algorithm for FFPI and its sensor system application

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140304

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140729