[發明專利]一種全光纖電流互感器的開環信號檢測方法及裝置

無效

• 申請號: 201110117160.0
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN102279300A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 王夏霄;于佳;張春熹;李傳生;馮秀娟;李立京;鄔占軍;張晞;李彥
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;孟麗娟

技術領域

本發明涉及光電學技術領域，尤其涉及一種全光纖電流互感器的開環信號檢測方法及裝置。

背景技術

全光纖電流互感器是基于Faraday(法拉第)效應，并以光纖作為敏感元件和傳導元件的新型電流傳感裝置。全光纖電流互感器的結構如圖1所示，其工作原理如下：光源發出的光經過環形器后由光纖偏振器起偏變為線偏振光；上述光線偏振器的尾纖與相位調制器的尾纖以45°熔接，線偏振光以45°注入光纖偏振器的保偏光纖，分解為兩束正交模式的線偏振光，分別沿保偏光纖的X軸和Y軸傳輸，并在相位調制器處受到相位調制；經過相位調制后的兩束正交模式的線偏振光經過1/4波片后，分別變為左旋的圓偏振光和右旋的圓偏振光，并進入傳感光纖；交變電流產生的磁場作用于傳感光纖，使得兩束圓偏振光的傳輸速度發生變化，產生相位差；當兩束圓偏振光傳輸到傳感光纖的末端時，產生鏡面反射；經過鏡面反射后，兩束圓偏振光的偏振模式互換(即左旋的圓偏振光變為右旋模式，右旋的圓偏振光變為左旋模式)沿原光路返回，再次穿過傳感光纖，在Faraday效應的作用下，兩束圓偏振光之間的相位差加倍；且這兩束圓偏振光再次通過1/4波片后變為線偏振光，且偏振模式互換(即原來X偏振模式的線偏振光變為Y偏振模式，原來Y偏振模式的線偏振光變為X偏振模式)；兩束正交模式的線偏振光在光纖偏振器處發生干涉；攜帶電流信息的干涉光由環行器進入光電探測器。相應的，光電探測器接收到的光信號用公式表示如下：

I_D＝I₀(1+cos?4F)(公式1)

其中，I₀為到達光電探測器的光功率，F為交變電流引起的Faraday相移。

現有的全光纖電流互感器的開環檢測通常采用正弦相位調制方法實現，其調制信號的公式表達如下：

Φ_m(t)＝Φ₀sinω_mt????(公式2)

其中，Φ₀和ω_m分別為調制振幅和調制頻率。則，兩束相干光之間引入時變的非互易相移的公式表達如下：

ΔΦ(t)＝2Φ₀sin(ω_mτ/2)cos[ω_m(t-τ/2)](公式3)

其中，τ為光在全光纖電流互感器光路中的渡越時間。

將上述公式(3)代人上述公式(1)中，并按貝塞爾函數展開，則有如下公式：