[發明專利]基于法拉第磁光效應的光學電流傳感器及其電流測量方法

在審

• 申請號: 201710828444.8
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107643438A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 楊鳴;司馬文霞;孫魄韜;袁濤;鄭榮鋒;張涵
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司11228
• 代理人: 武君

1.一種基于法拉第磁光效應的光學電流傳感器，其特征在于：包括：

激光發生器，用于產生設定波長的偏振激光；

集成探頭，包括磁光介質，所述磁光介質的兩端分別設有起偏器和檢偏器，所述起偏器和檢偏器分別絕緣封裝在所述磁光介質的兩端；

光電探測器，用于將光信號轉換為電信號；

數據分析與處理裝置，采用硬件濾波與軟件濾波相結合的方式濾除噪聲，得到良好的響應效果；

所述激光發生器與所述起偏器之間、以及所述光電探測器與所述檢偏器之間分別采用光纖光路相連。

2.根據權利要求1所述的基于法拉第磁光效應的光學電流傳感器，其特征在于：所述磁光介質采用磁光玻璃。

3.根據權利要求2所述的基于法拉第磁光效應的光學電流傳感器，其特征在于：所述磁光玻璃為用于測量螺旋管線電流的圓柱形或用于測量長直導線電流的長方體形。

4.一種如權利要求1-3任一項所述的基于法拉第磁光效應的光學電流傳感器的電流測量方法，其特征在于：令所述起偏器和所述檢偏器之間成45°或135°角時，利用激光發生器輸入光強I₁，經過起偏器、磁光玻璃、檢偏器后輸出光強I₂為：

I2=I1·1±sin2β2]]>

其中，β為法拉第旋轉角，由于β極小，可將sinβ近似為β，則有：

I2=I1·1±2β2]]>

其中，β＝VBL

式中，V為磁光材料的費爾德(Verder)常數，單位為rad/(T·m)；B是電流引起的磁場；L是偏振光透射磁光介質的光程，即磁光介質的厚度；

則：

I2=I1·1±2VBL2]]>

當被測導線為長直導線時，最終輸出電壓與被測電流之間的關系為：

U=k1·I2=k1·I1·1-2VBL2]]>

其中，則，

U=k1·I1·1-Vμ0ILπr2=k2·1-k3·I2]]>

其中，I為長直導線內的被測電流；r為測量點距離長直導線的距離；μ₀為磁光介質的磁導率；

當I₁和r為定值時，k₂和k₃為常數；

當被測導向為螺旋管線時，最終輸出電壓與被測電流之間的關系為：

U=k1·I2=k1·I1·1-2VBL2]]>

其中，B＝nμ₀I，則，

U=k1·I1·1-2Vnμ0IL2=k2·1-k4·I2]]>

其中，I為螺旋管線內的被測電流，n為螺旋管線單位長度匝數，μ₀為磁光介質的磁導率；當I₁為定值時，則，k₂和k₄均為常數。