[發明專利]一種光纖1/4波片相位延遲溫度特性測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201310168067.1
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103278310A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 王夏霄;王野;李傳生;李立京;于佳;鄔戰軍;楊德偉;王熙辰
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于光纖電流互感器的技術領域，具體涉及一種光纖1/4波片相位延遲溫度特性測量裝置及方法。

背景技術

與傳統電磁感應式電流互感器相比，全光纖電流互感器具有絕緣性能好、重量輕、沒有磁致飽和危險、以及測量范圍大、響應頻帶寬等優點，從而在近二十幾年中得到了較大的發展。當前，制約光纖電流互感器實用化主要原因是其全溫范圍內（-40～60℃）電流比精度不夠高，系統長期運行穩定性能有待改善等等。而λ/4光纖波片位相差誤差的溫度穩定性又是影響互感器電流比精度最主要因素之一。

1/4波片是光纖電流互感器的關鍵器件之一，由于1/4波片位相差誤差的溫度特性，會造成光纖電流互感器的尺度因子在溫度條件下發生變化。利用1/4波片的溫度特性可以對互感器的尺度因子進行修正，從而提高光纖電流互感器的測試精度。同時，利用1/4波片的溫度特性也可以實現傳感頭溫度的非接觸測量，實現維爾德常數的在線補償。但是目前由于1/4波片相位誤差的溫度特性模型的建立都是根據理論推導，沒有可行的光纖1/4波片相位延遲溫度特性測量方法，無法建立更加準確的誤差模型，從而影響光纖電流互感器的測量精度。

發明內容

針對現階段沒有可行的光纖1/4波片相位延遲溫度特性測量方法，無法建立更加準確的誤差模型，本發明提出了一種光纖1/4波片相位延遲溫度特性測量裝置及方法。同時，本發明還消除了光功率波動的影響，理想情況下相位延遲為π/2，恰好位于干涉光強曲線的正交工作點上，保證了測試系統對波片相位延遲變化的檢測靈敏度。

本發明提供的光纖1/4波片相位延遲溫度特性測量裝置，包括寬譜光源、偏振器、1/4波片和偏振分束器。寬譜光源發出的光經偏振器起偏變為線偏光；1/4波片的一端以角度α與偏振器的輸出尾纖對軸熔接，經偏振器產生的線偏光在1/4波片中被分解為兩束正交的線偏光，兩束正交的線偏光分別沿1/4波片的快軸和慢軸傳輸；1/4波片的另一端與偏振分束器的輸入尾纖以角度β對軸熔接，1/4波片中傳輸的兩束線偏光又分別分解為兩束正交的線偏光；4束線偏光輸入偏振分束器，在偏振分束器中，其中兩束線偏光在快軸發生干涉，另外兩束線偏光在慢軸發生干涉，通過測量偏振分束器兩輸出尾纖的干涉光強，解算出1/4波片的相位延遲。

本發明提供的光纖1/4波片相位延遲溫度特性測量方法，基于所述的光纖1/4波片相位延遲溫度特性測量裝置，具體是:

獲得偏振分束器兩輸出尾纖的干涉光強I₁和I₂，且干涉光強I₁和I₂表示為:

I₁＝cos²αcos²β+sin²αsin²β-2cosαsinαcosβsinβcosδ_r

I₂＝cos²αsin²β+sin²αcos²β+2cosαsinαcosβsinβcosδ_r

其中，δ_r表示1/4波片的相位延遲;

設比值η為：η=I2-I1I2+I1K1+K2cosδr;]]>

中間參數K₁=-cos2αcos2β，K₂=sin2αsin2β；通過測定η得到δ_r。