[發明專利]一種具有溫度自動跟蹤功能的光纖光柵電流互感器及溫度自動跟蹤方法

無效

• 申請號: 201210015929.2
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102539874A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 趙洪;劉杰;張偉超;蔣亮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R19/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明涉及一種具有溫度自動跟蹤功能的光纖光柵電流互感器及溫度自動跟蹤方法，屬于光電領域。?

背景技術

光纖電流互感器(Optical?current?transformer，OCT)是電流傳感與監測領域中的新技術，對于電力計量與保護具有重要的意義。光纖電流互感器所表現出的無爆炸、無磁飽和、無滯后、體小質輕等優點，得到了許多研究者的認可和關注。目前廣泛被關注的光纖電流互感器主要是基于法拉第磁光效應傳感方案，這種傳感方案受線性雙折射問題的影響，同時也受環境溫度因素的影響。光纖光柵(Fiber?Bragg?Grating，FBG)傳感技術是光纖傳感中可靠性最高、實用性最強并可波分復用的傳感技術。基于光纖光柵和超磁致伸縮材料(GMM)制成的光纖光柵電流互感器，可能成為光學電流互感器的新選擇方案，光纖光柵和超磁致伸縮材料有較大的磁滯伸縮系數和較寬的頻率響應范圍，而FBG僅對應變和溫度敏感，由導磁回路將導線電流產生的磁場導入GMM中，GMM在磁場作用下的應變由FBG感知并解調該信號將是該方案的技術路線。?

近年來，國內外很多學者關注了基于GMM-FBG的光纖電流互感器，有文獻研究了直流磁場下，應用蒙乃爾合金與GMM具有相同的熱膨脹系數這一事實消除溫度的影響。也有研究者應用螺線管產生的磁場研究了GMM-FBG系統對磁場的強度響應及溫度影響水平。國內也有應用匹配光柵方法解調FBG，剔除溫度對FBG隨溫度漂移的影響。上述剔除溫度影響方法需要額外配置光纖光柵，同時增加了系統的成本和結構的復雜性。?

發明內容

本發明目的是為了解決現有為剔除對FBG隨溫度漂移的影響，采用配置額外光纖光柵，這種方案增加了系統的成本和結構的復雜性的問題，提供了一種具有溫度自動跟蹤功能的光纖光柵電流互感器及溫度自動跟蹤方法。?

本發明所述一種具有溫度自動跟蹤功能的光纖光柵電流互感器，它包括DFB激光器、耦合器、光電放大器、FPGA采集調節模塊、D/A轉換器和激光器溫控電路，?

DFB激光器發射的激光經耦合器入射至光纖光柵中，光纖光柵反射出來的光束經耦合器輸出至光電放大器，光電放大器將輸入的光信號轉換成電信號并輸出給FPGA采集調節模塊，FPGA采集調節模塊的反饋調節信號輸出端與D/A轉換器的數字信號輸入端?相連，D/A轉換器的模擬信號輸出端與激光器溫控電路的輸入端相連，激光器溫控電路的輸出端與DFB激光器的溫度控制端相連。?

FPGA采集調節模塊內部構建有數據采集卡、低通濾波器和PID調節模塊，?

數據采集卡采集光電放大器輸出的電信號，數據采集卡的輸出端與低通濾波器輸入端相連，低通濾波器的輸出端與PID調節模塊的輸入端相連，PID調節模塊輸出反饋調節信號。?

基于上述一種具有溫度自動跟蹤功能的光纖光柵電流互感器的溫度自動跟蹤方法，該方法包括以下步驟：?

步驟一、DFB激光器發射的激光經耦合器入射至光纖光柵中，光纖光柵反射出來的光束經耦合器輸出至光電放大器，由光電放大器將輸入的光信號轉換成電信號并放大輸出；?

步驟二、FPGA采集調節模塊中的數據采集卡采集放大后的電信號，所述放大后的電信號包括交流分量和直流分量；?

步驟三、低通濾波器濾除所述放大后的電信號的交流分量，輸出直流分量；?

步驟四、PID調節模塊根據設定的靜態工作點電壓及步驟三獲取的直流分量獲得DFB激光器的內部溫度調節的數字量控制電壓信號，?

上述PID調節模塊獲得數字量控制電壓信號的過程為：?

按公式?