[發(fā)明專利]一種反射式偏振無關的小型化光電互感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710051297.4
• 申請日: 2007-01-18
• 公開（公告）號: CN101226210A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 肖禮;蔣俏峰;宋瓊霞;何學海
• 申請（專利權）人: 武漢晟思高新技術有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R33/032;G01R19/00;G02F1/09;G02F1/095
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技術領域

本發(fā)明涉及一種光纖電流互感器，更具體的說，是一種偏振無關的小型化光纖電流互感器。

背景技術

光學電流互感器(optical?current?transducer，簡稱OCT)是以法拉第磁光效應為基礎的，它通過測量光波在通過磁光材料時其偏振面由于電流產(chǎn)生磁場的作用而發(fā)生旋轉(zhuǎn)的角度來確定電流的大小。與傳統(tǒng)的電流互感器(currenttransformer，簡稱CT)相比，OCT有許多優(yōu)點：(1)不含油，無爆炸危險；(2)不含交流線圈，不存在輸出線圈開路危險，可用于測量直流；(3)不含鐵芯，無鐵磁共振和磁滯效應；(4)抗電磁干擾；(5)體積小、質(zhì)量輕、易安裝；(6)與高壓線路完全隔離，運行安全可靠；(7)測量帶寬寬、準確度高；(8)信號傳輸距離遠；(9)有利于變電站綜合自動化水平的提高。因此，OCT必將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的CT，具有很高的經(jīng)濟價值。

現(xiàn)有技術中，無源光纖電流互感器主要分為全光纖型、塊狀光學玻璃型和磁場傳感器型三種。

全光纖傳感頭的優(yōu)點是光路簡單，便于加工，但其輸出靈敏度受外界溫度、光纖本身的雙折射及入射偏振面位置的影響極大。主要表現(xiàn)在：

(1)雙折射使入射線偏振光的輸出變成了橢圓偏振光，降低了整個儀器的測量靈敏度。(2)線性雙折射的存在對不同偏振面的入射線偏振光，引入的相位不同，使得整個探頭的靈敏度隨偏振面方位的改變而周期性變化。(3)隨溫度的變化而改變的應力引入的線性雙折射分布會導致傳感器的測量靈敏度隨溫度變化而產(chǎn)生漂移，且靈敏度的分布在傳感頭中是非均勻的，導致信號輸出不僅會受到被測導體位置的調(diào)制，而且還會受到外界大磁場的干擾。

美國專利No.5463312中公開了一種改進的全光纖傳感頭，它通過在制造過程中盡量減少傳感光纖的雙折射(例如使光纖旋轉(zhuǎn))，隨后將線圈形式退火以盡量減少溫度依賴性來提高全光纖電流互感器的靈敏度，但是它并不能完全消除各類光纖雙折射或者通過雙折射效應造成的偏振態(tài)擾動的影響。國際專利WO1997/019367則采用保偏光纖連接多個直光纖傳感頭來消除溫度相關雙折射引起的偏振態(tài)的變化，提高傳感頭的響應度，但其不足之處在于它并不能消除光纖本身的雙折射及入射偏振面位置的影響，并且采用傳感頭設計復雜。而國際專利WO2002/004963和中國專利《全光纖電流測試方法》(公開號CN1488946A，公開日2004年4月14日)中，則采用干涉的辦法從根本上解決基于法拉第效應的偏振擾動問題，但是該技術使得傳感器變得復雜，成本大幅上升，并且，它必須保證兩個相干光束的光程相同，也就無法避免溫度、應力等雙折射導致的光程變化的影響。

中國專利《一種光學電流傳感器》(公開號CN2403033Y，公開日2000年10月25日)、中國專利《雙入射光路反向型光學電流傳感器》(公開號CN2319815Y，公開日1999年5月19日)、中國專利《雙光路光學電流傳感頭》(公開號CN2762147Y，公開日2006年3月1日)等都公開了一種基于塊狀光學玻璃的傳感頭，這類技術雖然不存在全光纖傳感頭因彎曲引入的雙折射，但傳導光纖中的應力雙折射會使傳輸光的偏振態(tài)隨振動、溫度等因素而變，在光學傳感頭和光電探測器中表現(xiàn)為強度的變化，從而引入噪聲；同時，光學玻璃材料本身的剩余應力形成的線性雙折射隨溫度的變化、實際中由于安裝裝配光路器件(如透鏡、偏振器件等)時引入的附加應力產(chǎn)生的雙折射在60℃的溫度變化范圍內(nèi)引起的輸出漂移也不可忽視；另外，用磁光玻璃構(gòu)成的傳感頭加工起來較復雜，并且由于光路較長，光束質(zhì)量較差，耦合困難，耦合效率較低(一般為1％～2％)。