[發明專利]一種抑制光纖電流傳感器非線性的自補償裝置及方法

有效

• 申請號: 201910876807.4
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110687337B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 李傳生;邵海明;趙偉;王家福
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 林燕

1.一種抑制光纖電流傳感器非線性的自補償裝置，用于光纖電流傳感器的非線性自補償，所述光纖電流傳感器包括光電模塊，所述光電模塊包括相互連接的傳感光路和閉環信號檢測單元，其特征在于：所述光纖電流傳感器還包括自補償裝置，所述自補償裝置包括保偏尾纖、相位延遲器、橢圓雙折射光纖及反射鏡，所述保偏尾纖與相位延遲器以θ角對軸熔接或耦合，所述相位延遲器與橢圓雙折射光纖以角對軸熔接或耦合，所述反射鏡鍍設于橢圓雙折射光纖末端，所述橢圓雙折射光纖首端與末端閉合形成光纖敏感環，載流導體穿設于該光纖敏感環中；所述保偏尾纖還與傳感光路的尾纖對軸熔接；

所述自補償裝置中各參數的數值滿足以下4個條件之一時，所述閉環信號檢測單元檢測到的相位差與載流導體中的被測電流之間呈線性關系：

a、δ＝90°，

b、δ＝90°，

c、θ＝45°，

d、θ＝45°，

其中，η＝2L_b/L_t，L_t和L_b分別為橢圓雙折射光纖的螺距和線拍長；δ為相位延遲器的延遲角度；θ為相位延遲器與保偏延遲光纖的對軸角度；為相位延遲器與橢圓雙折射光纖的對軸角度。

2.如權利要求1所述的一種抑制光纖電流傳感器非線性的自補償裝置，其特征在于：所述保偏尾纖為熊貓型保偏光纖或領結型保偏光纖。

3.如權利要求1所述的一種抑制光纖電流傳感器非線性的自補償裝置，其特征在于：所述相位延遲器為晶體波片或光纖波片，所述光纖波片為橢圓芯型保偏光纖波片、光子晶體保偏光纖波片、領結型保偏光纖波片或熊貓型保偏光纖波片。

4.如權利要求1所述的一種抑制光纖電流傳感器非線性的自補償裝置，其特征在于：所述橢圓雙折射光纖為熊貓型橢圓雙折射光纖、領結型橢圓雙折射光纖、橢圓芯型橢圓雙折射光纖或橢圓雙折射光子晶體光纖。

5.如權利要求1所述的一種抑制光纖電流傳感器非線性的自補償裝置，其特征在于：所述反射鏡為介質膜或金屬膜。

6.一種抑制光纖電流傳感器非線性的自補償方法，其特征在于：該自補償方法需提供如權利要求1所述的一種抑制光纖電流傳感器非線性的自補償裝置，所述自補償方法包括如下步驟：

步驟1、計算所述光纖電流傳感器中閉環信號檢測單元檢測到的相位差與自補償裝置中各參數的定量關系；

步驟2、在單位長度內橢圓雙折射光纖主軸的旋轉角度τ單位長度內的法拉第旋轉角f的條件下，對該相位差近似簡化，得到所述光纖電流傳感器的線性化條件；

步驟3、求解所述光纖電流傳感器的線性化條件，得到所述自補償裝置中各參數的定量關系，所述自補償裝置中各參數包括所述保偏尾纖與相位延遲器之間的對軸角度θ、所述相位延遲器與橢圓雙折射光纖之間的對軸角度所述相位延遲器的延遲角度δ、所述橢圓雙折射光纖的螺距L_t和橢圓雙折射光纖的線拍長L_b；當所述自補償裝置中各參數滿足該定量關系時，所述閉環信號檢測單元檢測到的相位差與所述載流導體中的被測電流近似為線性關系；

步驟4、根據所述定量關系配置相位延遲器和橢圓雙折射光纖的參數，抑制光纖電流傳感器的非線性，實現光纖電流傳感器非線性的自補償。