[發明專利]基于波分復用的多路光纖電流傳感器及其控制方法、系統

在審

• 申請號: 201811543085.2
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109405859A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 李建光;肖浩;劉東偉;劉博陽;雷軍;廉幸剛;吳喆珺;白東亮
• 申請（專利權）人: 北京世維通光智能科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01R19/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 楊仁波

本發明提供一種基于波分復用的多路光纖電流傳感器及其控制方法、系統，偏振光生成器件輸出m路線偏振光，每一路線偏振光進入一支傳感支路；在每一傳感支路中采用反射型光纖光柵對光束進行反射。每一傳感支路輸出的反射光可以在偏振光生成器件中發生干涉，之后傳輸至光纖濾波器。光纖濾波器可以按照設定順序將不同傳感支路對應的干涉光導通，光電探測器將不同傳感支路對應的干涉光強轉換為電信號，可以能夠根據光電探測器檢測的電信號反推出對應的傳感支路中所檢測的電流值。本發明提供的上述方案，基于波分復用技術使同一套光纖濾波器和光電探測器連接多個傳感支路，用以精確測量不同測點上的電流，極大的節省了光纖電流傳感器的經濟成本。

技術領域

本發明涉及光纖電流傳感技術領域，尤其涉及一種基于波分復用的多路光纖電流傳感器及其控制方法、系統。

背景技術

光纖電流傳感器通常由采集模塊和光纖傳感環組成，并且一個采集模塊只能連接一個光纖傳感環。采用數字閉環技術的光纖電流傳感器，其本征頻率高達數百kHz，采樣率也在kHz量級，而對于部分應用場合，往往需要監測多個電流測點，且相比于光纖電流傳感器的信號調制頻率，待測電流信號相當于緩變量或是直流量，對測量的響應速度要求不高，甚至有時候對輸出數據刷新時間的要求只在秒量級，因此可借助光纖電流傳感器的技術優勢實現多路復用的光纖電流傳感器結構，使用同一個采集模塊連接不同的光纖傳感環，利用多路復用技術來實現同時對多個電流測點進行掃描式測量。

目前已有的多路復用方案包含空分復用和時分復用。前者是通過光開關將一套采集模塊連接多個光纖傳感環，當光開關在不同通道之間切換時，即連接到了不同電流測點上的光纖傳感環，從而實現多路測量，由于每一個光纖傳感環都存在著固有的測量誤差，因此為了保證系統測量精度，在實際運用時仍需在多路測點中增加必不可少的狀態監測元件，如溫度傳感器等，用于對測量誤差進行在線補償；后者是通過寬帶光纖耦合器將一個采集模塊與多個光纖傳感環連接，且在每個光纖傳感環的輸入光纜中加入長度不同的光纖延時環，因此不同光纖傳感環返回光信號的時間不同，可通過時分復用的方法解調出各傳感環中返回的電流信息，這種方案增加了對保偏光纖的需求成本，隨著復用通道的增加，傳感器的成本也將不斷上升，而且也同樣提升了需要對多路測點進行狀態監測的方案成本。

發明內容

本發明旨在提供一種基于波分復用的多路光纖電流傳感器及其控制方法、系統，以解決現有技術中采用多路復用技術實現對多個電流檢測點進行測量時存在的結構復雜、成本高的技術問題。

為解決上述問題，本發明提供一種基于波分復用的多路光纖電流傳感器，包括m個傳感支路，偏振光生成器件，光纖濾波器和光電探測器：

所述傳感支路包括光纖環和設置在所述光纖環兩端的光纖波片及反射型光纖光柵；所述光纖環內部由通電導體穿過；其中，不同所述傳感支路中的所述反射型光纖光柵用于反射不同波長的光束；

所述偏振光生成器件輸出m路線偏振光，每一路所述線偏振光進入一支所述傳感支路；每一路線偏振光包括偏振方向相互垂直的兩束線偏振光；

在每一所述傳感支路中，所述線偏振光經所述光纖波片、所述光纖環后由所述反射型光纖光柵反射后得到，所述反射光經所述光纖環和所述光纖波片后輸出；所述反射光的波長與所述反射型光纖光柵的反射波長相對應，所述反射光包括偏振方向相互垂直且具有相位差的兩束線偏振光，所述相位差根據所述通電導體中的電流產生；

所述線偏振光生成器件，接收每一所述傳感支路輸出的所述反射光；每一所述反射光中的兩束線偏振光在所述線偏振光生成器件內發生干涉，不同反射光干涉后得到的干涉光對應于不同的波長；

所述光纖濾波器配置有多個光通道，不同光通道的選通波長對應于不同傳感支路的干涉光；所述光纖濾波器接收所述線偏振光生成器件輸出的所有干涉光，按照設定順序依次導通各光通道輸出對應傳感支路的干涉光；