RU2017108534A - Оптический датчик с двулучепреломляющим измерительным spun-волокном - Google Patents
Оптический датчик с двулучепреломляющим измерительным spun-волокном Download PDFInfo
- Publication number
- RU2017108534A RU2017108534A RU2017108534A RU2017108534A RU2017108534A RU 2017108534 A RU2017108534 A RU 2017108534A RU 2017108534 A RU2017108534 A RU 2017108534A RU 2017108534 A RU2017108534 A RU 2017108534A RU 2017108534 A RU2017108534 A RU 2017108534A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- fiber
- measuring fiber
- sensor according
- preceding paragraphs
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims 41
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims 2
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co] Chemical compound [Fe].[Co] QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 claims 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
- G01R15/246—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect based on the Faraday, i.e. linear magneto-optic, effect
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Claims (44)
1. Волоконно-оптический датчик (10) тока, имеющий оптоэлектронную модульную часть (10-2) для обнаружения магнитооптического фазового сдвига, вызванного в измерительном волокне (12) магнитным полем тока, и сенсорную головку (10-1), включающую в себя измерительное волокно (12), при этом измерительное волокно (12) является spun-волокном с высоким двулучепреломлением, имеющим длину 
, определенную посредством линейного интеграла вдоль пространственной кривой, описанной измерительным волокном,
при этом измерительная длина определяется как 
для пропускающего оптического датчика и как 
для измерительного волокна, которое оканчивается отражателем, и
где 
, и x является отношением кручения spun-волокна с высоким двулучепреломлением, 
является отношением центральной длины волны λ к спектральной ширине 
света в измерительном волокне (12), и 
является локальным линейным двулучепреломлением spun-волокна с высоким двулучепреломлением, и
при этом:
где 
равняется 50 см или меньше и a и b являются двумя наибольшими длинами ребер кубоида минимального размера, окружающего измерительное волокно (12), отличающийся тем, что:
магнитооптический фазовый сдвиг, накопленный в волокне, уменьшается при наличии, по меньшей мере, одного из следующих признаков:
(i) один или более участков (12-2) измерительного волокна формирующих петли, окружающие ток, но со встречной намоткой по отношению к другим участкам (12-1) измерительного волокна, формирующим петли, окружающие ток,
(ii) один или более участков (12-2) измерительного волокна, по меньшей мере, частично магнитно экранированные, и
(iii) один или более участков (12-2) измерительного волокна, формирующие петли, не окружающие ток.
2. Датчик по п. 1, в котором сенсорная головка (10-1) соединена посредством сохраняющего поляризацию волокна (11) с оптоэлектронным модулем (10-2).
3. Датчик по любому из предыдущих пунктов, не являющийся пропускающим оптическим датчиком, использующим встречные световые волны.
4. Датчик по любому из предыдущих пунктов с измерительным волокном, которое оканчивается отражателем.
5. Датчик по любому из пп. 1-3, который является пропускающим оптическим датчиком, использующим совместно-распространяющиеся световые волны.
6. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором измерительное волокно имеет один или более участков, формирующих петли, окружающие ток или которые предназначены для окружения тока или проводника тока, несущего ток.
7. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутые один или более участков измерительного волокна, формирующие петли, окружающие ток, означает, в частности, что упомянутые один или более участков измерительного волокна формируют петли, которые предназначены для окружения тока или проводника тока, несущего ток; и/или упомянутые один или более участков измерительного волокна, формирующие петли, не окружающие ток, означает, в частности, что упомянутые один или более участков измерительного волокна формируют петли, которые предназначены, чтобы не окружать ток или проводник тока, несущий ток.
8. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором количество встречно намотанных петель, окружающих ток, отличается от количества не встречно намотанных петель, окружающих ток.
9. Датчик по любому из предыдущих пунктов, имеющий эффективное количество витков 
, с:
где 
является линейным интегралом вектора H магнитного поля вдоль пространственной кривой, определенной измерительным волокном, по длине измерительного волокна L, I является током и |I| является абсолютным значением тока, подлежащего измерению,
и C является числовым коэффициентом, где 0<C≤1.
10. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором оба конца измерительного волокна (12) находятся в непосредственной пространственной близости, в частности, ближе, чем 10 мм или даже ближе чем 5 мм, друг к другу.
11. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором, в случае магнитно экранированного участка измерительного волокна неэкранированный конец измерительного волокна (12) находится в непосредственной пространственной близости, в частности, ближе, чем 10 мм или даже ближе чем 5 мм, к началу магнитно экранированного участка измерительного волокна.
12. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором длина L измерительного волокна (12) является такой, что ожидаемые амплитуды K нестабильностей сигнала датчика, определенные в соответствии с:
для отражающей конфигурации датчика, или в соответствии с:
для конфигурации датчика, работающей в режиме пропускания,
где K ниже 0.5% или даже ниже 0.1% среднего сигнала, и где отношение кручения x находится в диапазоне от 1 до 20, или, в частности, в диапазоне от 2 до 10.
13. Датчик по любому из предыдущих пунктов, имеющий целое число в качестве эффективного количества витков:
где является линейным интегралом вектора H магнитного поля вдоль пространственной кривой, определенной измерительным волокном, I является током, подлежащим измерению, и |I| является абсолютным значением тока, подлежащим измерению, в частности, Neff равняется 1 или 2.
14. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором шаг (p) кручения измерительного волокна (12) является постоянным вдоль длины L измерительного волокна.
15. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в частности, по п. 14, в котором свойства измерительного волокна являются однородными вдоль длины L измерительного волокна.
16. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором шаг (p) кручения находится между 1 и 20 мм, в частности, между 2 и 10 мм.
17. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором отношение (x) кручения находится между 1 и 20, в частности, между 2 и 10.
18. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором Dmax равняется 30 см или меньше.
19. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором магнитный экран (16) для экранирования участков измерительного волокна (12-2) сделан из магнитно мягких материалов, в частности, выбранных из группы, состоящей из: железоникелевых сплавов (например, Ni80Fe20), железокобальтовых сплавов, и аморфных магнитных сплавов.
20. Датчик по любому из предыдущих пунктов, в котором обнаружение фазы включает в себя активный фазовый модулятор (4).
21. Датчик по любому из пп. 1-19, в котором обнаружение фазы включает в себя пассивные оптические элементы (40, 41, 44, 45) для введения фазового смещения между интерферирующими световыми волнами.
22. Датчик по любому из предыдущих пунктов,
в котором является линейной длиной биений, которая является участком длины эквивалентного не-spun-волокна с высоким двулучепреломлением, которое формирует двулучепреломляющий фазовый сдвиг, равный 
; и/или
в котором отношение кручения x spun-волокна с высоким двулучепреломлением дается посредством 
, где LLB является линейной длиной биений, которая является длиной эквивалентного высоко-двулучепреломляющего не-spun-волокна, которое формирует двулучепреломляющий фазовый сдвиг, равный 
, и p является шагом кручения, который является длиной участка spun-волокна с высоким двулучепреломлением, который обеспечивает полный оборот главных осей локального линейного двулучепреломления в spun-волокне с высоким двулучепреломлением.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP14181456 | 2014-08-19 | ||
| EP14181456.6 | 2014-08-19 | ||
| PCT/EP2015/068956 WO2016026861A1 (en) | 2014-08-19 | 2015-08-18 | Optical sensor with spun birefringent sensing fiber |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017108534A true RU2017108534A (ru) | 2018-09-23 |
| RU2017108534A3 RU2017108534A3 (ru) | 2018-09-23 |
| RU2677990C2 RU2677990C2 (ru) | 2019-01-22 |
Family
ID=51355497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017108534A RU2677990C2 (ru) | 2014-08-19 | 2015-08-18 | Оптический датчик с двулучепреломляющим измерительным spun-волокном |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10481182B2 (ru) |
| EP (1) | EP3183585A1 (ru) |
| CN (1) | CN107003343B (ru) |
| RU (1) | RU2677990C2 (ru) |
| WO (1) | WO2016026861A1 (ru) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017185226A1 (zh) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 上海交通大学 | 基于循环回路的高灵敏度光纤电流传感装置 |
| WO2020023054A1 (en) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | Luxpoint, Inc. | Low crosstalk, common path, dual ring sagnac interferometer for disturbance sensing |
| CN111175968B (zh) * | 2018-11-13 | 2021-10-19 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种用于温度补偿的四分之一波片的制作方法 |
| CN111175557A (zh) * | 2018-11-13 | 2020-05-19 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种高精度的光纤电流互感器 |
| CN109443186B (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-30 | 湖南中联重科智能技术有限公司 | 绳体长度测量装置及测量方法 |
| US11913785B2 (en) | 2020-04-17 | 2024-02-27 | Huvr, Inc. | Extended reach ring interferometer with at least two broadband light sources and signal antifading topology for event detection, location and characterization |
| CN112286129B (zh) * | 2020-09-24 | 2022-06-14 | 江苏永鼎光纤科技有限公司 | 基于plc的光纤筛选机控制模型设计方法 |
| WO2023028665A1 (en) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | Smart Digital Optics Pty Ltd | Passive optical sagnac interferometer for current sensing |
| WO2023158334A1 (ru) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственный центр "Профотек" | Волоконно-оптический чувствительный элемент датчика электрического тока и магнитного поля |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH520321A (de) * | 1970-05-26 | 1972-03-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren und Anordnung zur Umformung des Signalflusses in einer lichtelektrischen Messeinrichtung |
| US5298047A (en) * | 1992-08-03 | 1994-03-29 | At&T Bell Laboratories | Method of making a fiber having low polarization mode dispersion due to a permanent spin |
| DE4227903C1 (ru) * | 1992-08-22 | 1993-07-22 | Felten & Guilleaume Energietechnik Ag, 5000 Koeln, De | |
| CA2105785A1 (en) * | 1992-09-10 | 1994-03-11 | Akihiro Ooka | Optical fiber type polarizer |
| US5587791A (en) | 1994-09-27 | 1996-12-24 | Citeq | Optical interferometric current sensor and method using a single mode birefringent waveguide and a pseudo-depolarizer for measuring electrical current |
| US6023331A (en) * | 1997-06-19 | 2000-02-08 | The Texas A&M University System | Fiber optic interferometric sensor and method by adding controlled amounts of circular birefringence in the sensing fiber |
| AUPP644998A0 (en) | 1998-10-09 | 1998-10-29 | University Of Sydney, The | A method to stabilize the performance of a 3x3 coupler in a sagnac interferometer |
| US6301400B1 (en) | 1998-11-12 | 2001-10-09 | Nxtphase Technologies Srl | Fiber optic current sensor having rotation immunity |
| DE60102906D1 (de) | 2000-02-28 | 2004-05-27 | Kvh Ind Inc | Faraday-effekt-stromsonde mit verbesserter schwingungsreaktion |
| GB0021975D0 (en) * | 2000-09-07 | 2000-10-25 | Optomed As | Filter optic probes |
| CN101449174B (zh) * | 2006-04-04 | 2013-07-17 | Abb研究有限公司 | 具有总和检测的光纤电流传感器 |
| ES2681269T3 (es) | 2006-04-25 | 2018-09-12 | Abb Research Ltd | Sensor de corriente de fibra óptica con esquema de detección polarimétrico |
| US7602198B2 (en) | 2007-10-19 | 2009-10-13 | Dynamp, Llc | Accuracy enhancing mechanism and method for current measuring apparatus |
| AU2009217236B2 (en) * | 2008-02-22 | 2013-06-13 | Smart Digital Optics Pty Limited | Sensing coil and sensing unit for Sagnac optical fibre current sensor |
| CN101930019B (zh) | 2009-06-26 | 2013-08-14 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种光纤电流传感器及其制作方法 |
| ES2376410T3 (es) * | 2009-09-30 | 2012-03-13 | Abb Research Ltd. | Detector de corriente o de campo magnético de fibra óptica, de temperatura compensada, insensible a las variaciones en los par�?metros del detector. |
| JP5904694B2 (ja) * | 2009-12-10 | 2016-04-20 | 株式会社東芝 | サニャック干渉型光電流センサ |
| RU2437106C2 (ru) * | 2009-12-29 | 2011-12-20 | Закрытое акционерное общество "Профотек" | Волоконно-оптический датчик тока |
| WO2011154029A1 (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-15 | Abb Research Ltd | High-voltage sensor with axially overlapping electrodes |
| JP5821268B2 (ja) * | 2011-05-16 | 2015-11-24 | セイコーエプソン株式会社 | 光ファイバー電流センサー |
| CN102539873B (zh) | 2012-01-10 | 2013-12-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 光纤电流传感器线圈及光纤电流传感器 |
| EP2682765A1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-08 | ABB Research Ltd. | Temperature compensated fiber-optic current sensor |
| CN203011982U (zh) | 2012-12-20 | 2013-06-19 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种传感光纤环以及全光纤电流互感器 |
-
2015
- 2015-08-18 WO PCT/EP2015/068956 patent/WO2016026861A1/en active Application Filing
- 2015-08-18 CN CN201580056768.3A patent/CN107003343B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-08-18 EP EP15754160.8A patent/EP3183585A1/en not_active Withdrawn
- 2015-08-18 RU RU2017108534A patent/RU2677990C2/ru active
-
2017
- 2017-02-16 US US15/434,747 patent/US10481182B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170160315A1 (en) | 2017-06-08 |
| RU2677990C2 (ru) | 2019-01-22 |
| US10481182B2 (en) | 2019-11-19 |
| WO2016026861A1 (en) | 2016-02-25 |
| CN107003343A (zh) | 2017-08-01 |
| EP3183585A1 (en) | 2017-06-28 |
| CN107003343B (zh) | 2020-10-09 |
| RU2017108534A3 (ru) | 2018-09-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2017108534A (ru) | Оптический датчик с двулучепреломляющим измерительным spun-волокном | |
| Jin et al. | Bulk-boundary correspondence in a non-Hermitian system in one dimension with chiral inversion symmetry | |
| CN103389477B (zh) | 一种利用短腔光纤激光器测量磁场的磁感应强度的方法 | |
| CN101952686B (zh) | 用于萨克尼亚光纤电流传感器的传感线圈和传感单元 | |
| CN103076575A (zh) | 基于磁流体灌注保偏型光子晶体光纤的磁场传感器 | |
| CN101915866A (zh) | 一种全光纤电流互感器及其工作方法 | |
| CN103399191B (zh) | 基于边带解调的fbg-gmm电流传感方法 | |
| Mihailovic et al. | Fiber optic sensors based on the Faraday effect | |
| CN101930019B (zh) | 一种光纤电流传感器及其制作方法 | |
| CN101539592B (zh) | 微机电电流传感装置 | |
| CN101226210A (zh) | 一种反射式偏振无关的小型化光电互感器 | |
| US20130088223A1 (en) | Two-core optical fiber magnetic field sensor | |
| KR102617481B1 (ko) | 자기장 광섬유 센서 | |
| RU2010140076A (ru) | Волоконно-оптический датчик тока или магнитного поля с температурной компенсацией, нечувствительный к изменению параметров датчика | |
| CN104280841A (zh) | 全光纤结构的电场敏感元件及电场传感装置 | |
| CN106772133A (zh) | 一种基于微纳光纤的空间磁场传感器及其制作方法 | |
| CN101449174A (zh) | 具有总和检测的光纤电流传感器 | |
| SK500132014A3 (en) | The sensor and method for electric current measuring | |
| CN201749141U (zh) | 一种全光纤电流互感器 | |
| CN204330856U (zh) | 光纤电流互感器的y波导环路的偏振误差抑制装置 | |
| CN104180970B (zh) | 保偏光波导环形谐振腔基本单元结构参数偏振特性测试方法及装置 | |
| Torbus et al. | The selection method of the single mode telecommunication fiber to the interferometric current sensor depending on the destination areas | |
| JP5968305B2 (ja) | 渦電流センサ | |
| CN104535819A (zh) | 光纤电流互感器的y波导环路的偏振误差抑制装置及方法 | |
| JP2008256366A (ja) | 光ファイバ電流センサおよび電流測定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20220311 |