[發(fā)明專利]調(diào)制解調(diào)全光纖電流互感器及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111362150.3
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114152795A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁曄;須雷;劉東超;羅蘇南;閻嫦玲;鄧勁東
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司;南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24
• 代理公司: 北京律和信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11446
• 代理人: 謝清萍;武玉琴

1.一種調(diào)制解調(diào)全光纖電流互感器，其特征在于，所述全光纖電流互感器包括寬帶光源、光纖連接器、光纖起偏器、相位調(diào)制器、延時光纖、λ/4波片、傳感光纖、反射鏡、探測器、ADC電路、信號處理單元和DAC電路，其中：

所述寬帶光源，輸出光；

所述光纖連接器，與所述寬帶光源光纖連接；

所述光纖偏振器，與所述光纖連接器光纖連接，將光起偏為線偏振光；

所述相位調(diào)制器，調(diào)制所述線偏振光的相位；

所述延時光纖，與所述相位調(diào)制器光纖連接；

所述λ/4波片，使所述線偏振光變?yōu)閳A偏振光；

所述傳感光纖，與所述λ/4波片光纖連接；

所述反射鏡，與所述傳感光纖連接，使所述圓偏振光產(chǎn)生相位躍變；

所述探測器，與所述光纖連接器連接，將返回光轉(zhuǎn)換為電信號；

所述ADC電路，與所述探測器連接，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

所述信號處理單元，與所述ADC電路連接，將接收的數(shù)字信號解調(diào)被測電流信息，根據(jù)所述解調(diào)被測電流信息計算所述相位調(diào)制器需要的相位，輸出方波調(diào)制信號；

所述DAC電路，與所述信號處理單元連接，將所述方波調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸入所述相位調(diào)制器，使得在所述延時光纖中引入非互易的π/2相位偏置，在所述延時光纖中引入產(chǎn)生反饋補(bǔ)償相移，實現(xiàn)閉環(huán)反饋。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖電流互感器，其特征在于，在第一個渡越時間，所述信號處理單元輸出第一方波信號使得所述相位調(diào)制器產(chǎn)生-π/2相位偏置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖電流互感器，其特征在于，在第二個渡越時間，所述信號處理單元輸出第一方波信號使得所述相位調(diào)制器產(chǎn)生0相位偏置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖電流互感器，其特征在于，在第三個渡越時間，所述信號處理單元輸出第一方波信號使得所述相位調(diào)制器產(chǎn)生π/2相位偏置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖電流互感器，其特征在于，在第四個渡越時間，所述信號處理單元輸出第一方波信號使得所述相位調(diào)制器產(chǎn)生0相位偏置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖電流互感器，其特征在于，所述線偏振光經(jīng)所述光纖起偏器與所述相位調(diào)制器的45°夾角后，分成兩束偏振方向垂直的線偏光，沿所述延時光纖的快軸和慢軸振動。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖電流互感器，其特征在于，所述λ/4波片的快軸與所述延時光纖的快軸呈45°夾角；

所述λ/4波片使沿其快慢軸傳播的光相位偏差90°；

所述線偏光經(jīng)所述λ/4波片后變?yōu)樽笮龍A偏光和右旋圓偏光。

8.一種調(diào)制解調(diào)全光纖電流的方法，用于全光纖電流互感器，所述全光纖電流互感器包括寬帶光源、耦合器、光纖起偏器、相位調(diào)制器、延時光纖、λ/4波片、傳感光纖、反射鏡、探測器、ADC電路、信號處理單元和DAC電路，其特征在于，所述方法包括：

在第一個渡越時間，所述相位調(diào)制器產(chǎn)生-π/2相位偏置，所述探測器得到負(fù)半軸光強(qiáng)值；

在第二個渡越時間，所述相位調(diào)制器產(chǎn)生0相位偏置，所述探測器得到不調(diào)制光強(qiáng)值；

在第三個渡越時間，所述相位調(diào)制器產(chǎn)生+π/2相位偏置，所述探測器得到正半軸光強(qiáng)值；

在第四個渡越時間，所述相位調(diào)制器產(chǎn)生0相位偏置，所述探測器得到不調(diào)制光強(qiáng)值；

所述渡越時間為完成一次電流測量和閉環(huán)控制過程。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，若電流變化緩慢，則根據(jù)下式獲得原始光強(qiáng)值：

其中，V是菲爾德常數(shù)，N是傳感環(huán)圈數(shù)，I是被測電流，P₁是所述第一個渡越時間內(nèi)，得到的負(fù)半軸光強(qiáng)值；P₃是所述第三個渡越時間內(nèi)，得到的正半軸光強(qiáng)值；P₀是所述原始光強(qiáng)值。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，若電流變化陡峭，則根據(jù)下式獲得所述原始光強(qiáng)值：

其中，P₂是第二個渡越時間內(nèi)，得到不調(diào)制光強(qiáng)值。