[發(fā)明專利]一種光纖電流互感器裝置及其電流測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711127719.1
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107727911A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 黃俊昌;雷民;胡浩亮;周峰;李鶴;熊前柱;徐子立;聶琪;潘瑞;萬鵬;楊春燕;李建光;肖浩;劉博陽;雷軍
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網(wǎng)公司;北京世維通光智能科技有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R15/22;G01R15/18;G01R19/25
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司11266
• 代理人: 郭一斐

1.一種光纖電流互感器裝置，所述裝置包括：

集成光收發(fā)相位調制器，所述集成光收發(fā)相位調制器包括光源芯片、Y波導芯片、直波導芯片以及探測芯片，所述集成光收發(fā)相位調制器根據(jù)電路模塊光源驅動單元的信號產(chǎn)生光波信號，并將光波信號轉化為兩束相互正交的線偏振光；

電路模塊，所述電路模塊包括光源驅動單元、AD采集單元以及數(shù)字信號處理單元，所述光源驅動單元與光源芯片輸入端相連，用于驅動光源芯片產(chǎn)生光波信號；所述AD采集單元與探測芯片輸出端相連；用于采集探測芯片輸出的電信號并轉化為數(shù)字信號發(fā)送至數(shù)字信號處理單元進行數(shù)字信號處理；

光纖延時環(huán)，所述光纖延時環(huán)包括保偏光纖，所述直波導芯片輸出的兩束正交線偏振光分別耦合進入保偏光纖的快慢軸內進行傳輸；所述光纖延時環(huán)的輸出端與光纖傳感環(huán)的輸入端相連；

光纖傳感環(huán)，所述光纖傳感環(huán)包括四分之一波片、傳感光纖圈以及光纖反射鏡；所述光纖傳感環(huán)用于使兩束正交線偏振光通過法拉第效應產(chǎn)生非互易的相位差；所述光纖傳感環(huán)將攜帶該相位差信息的光經(jīng)光纖延時環(huán)和集成光收發(fā)相位調制器的Y波導芯片傳送至集成光收發(fā)相位調制器的探測芯片。

2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述光源芯片用于產(chǎn)生光波信號，光源芯片的輸入端與光源驅動單元相連，光源芯片的輸出端與Y波導芯片的光波輸入端相連；所述Y波導芯片用于將接收的光波信號轉化為特定的線偏振光信號，所述Y波導芯片的第一Y分支與光源芯片輸出端相連，所述Y波導芯片的第二Y分支與探測芯片的輸入端相連；所述直波導芯片用于傳輸兩種偏振模式相互正交的光，所述直波導芯片的一端與Y波導芯片的合束端相連，直波導單元的另一端與光纖延遲環(huán)相連；所述探測芯片用于將從Y波導芯片得到的光波信號轉化為電信號，所述探測芯片的輸出端與外接的信號處理電路相連。

3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述光纖傳感環(huán)使用法拉第旋轉鏡代替光纖反射鏡。

4.根據(jù)權利要求1或3所述的裝置，其特征在于：所述四分之一波片用于將相互正交的兩束線偏振光轉化為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光、或將左旋圓偏振光和右旋圓偏振光轉化為相互正交的兩束線偏振光，所述四分之一波片的一端與光纖延時環(huán)相連、另一端與傳感光纖相連；待測導線從所述傳感光纖環(huán)中穿過。

5.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于：所述集成光收發(fā)相位調制器通過平行封焊工藝封裝在可伐合金管殼內，以保證集成光收發(fā)相位調制器的氣密性。

6.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于：所述光源芯片的輸出尾纖為保偏光纖時，保偏光纖與Y波導芯片的工作主軸進行對軸耦合；所述光源芯片的輸出尾纖為單模光纖時，單模光纖與Y波導芯片進行纖芯對準耦合。

7.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于：所述Y波導芯片與直波導芯片耦合時，Y波導芯片的襯底與直波導芯片的襯底是平行的；所述耦合方式包括使用耦合膠粘接耦合。

8.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于：所述Y波導芯片由Y型光波導和襯底組成，所述Y型光波導在晶體襯底上采用質子交換工藝制成；所述晶體的切向為X向切、Y向傳。

9.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于：所述直波導芯片由直條形光波導、襯底以及電極組成，所述直條形光波導在晶體襯底上采用鈦擴散工藝制成；所述晶體的切向為與X向呈45°切、Y向傳。

10.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于：所述直波導芯片的一端與光纖延時環(huán)的保偏光纖相連，其中直波導芯片的平面與保偏光纖慢軸的對軸角度為45°。

11.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于：所述探測芯片的輸入端光纖與Y波導芯片的第二Y分支進行纖芯對準耦合。

12.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于：所述電路模塊包括DA轉換單元，所述DA轉換單元將數(shù)字信號處理單元指令轉化為模擬信號指令發(fā)送到集成光收發(fā)相位調制器，集成光收發(fā)相位調制器模擬信號指令作用在直波導芯片的電極上，對直波導進行電光調制。