[发明专利]干涉式精确电流传感器

说明书

一种干涉式精确电流传感器，包括：激光器，光纤分束器，被测导线，光纤线圈，保偏光纤，光纤合束器，光探测器，信号处理器，其特征在于：激光器为线偏振激光器或者输出端具有偏振片，该激光器发射出的光经保偏光纤传输到光纤分束器，由光纤分束器分为四束相同的子光束，这四束子光束分别经过保偏光纤传输到一个光纤线圈内，这四个光纤线圈均缠绕在被测导线上，四个光纤线圈除位置错开之外，缠绕方式以及匝数均相同，其中一个光纤线圈的光纤外表面具有电磁屏蔽层，其中每两个光纤线圈的输出端连接到一个光纤合束器，每个光纤合束器的输出端分别通过光纤连接到一个光探测器，两个光探测器的输出端经由信号线连接到同一个信号处理器。

技术领域

本发明涉及光纤电流传感器，尤其涉及一种测量准确的光纤电流传感器，属于电流测量领域。

背景技术

现代工业的高速发展，对电网的输送和检测提出了更高的要求，传统的高压大电流的测量手段将面临严峻的考验.随着光纤技术和材料科学的发展而发展起来的光纤电流传感系统，因具有很好的绝缘性和抗干扰能力，较高的测量精度，容易小型化，没有潜在的爆炸危险等一系列优越性，而受到人们的广泛重视.光纤电流传感器的主要原理是利用磁光晶体的法拉弟效应.根据of＝VBI，通过对法拉弟旋转角OF的测量，可得到电流所产生的磁场强度，从而可以计算出电流大小.由于光纤具有抗电磁干扰能力强、绝缘性能好、信号衰减小的优点，因而在法拉弟电流传感器研究中，一般均采用光纤作为传输介质，其工作原理图1所示。

激光束通过光纤，并经起偏器产生偏振光，经自聚焦透镜入射到磁光晶体：在电流产生的外磁场作用下，偏振面旋转θF角度；经过检偏器、光纤，进人信号检测系统，通过对θF的测量得到电流值.

当设置系统中两偏振器透光主轴的夹角为45°，经过传感系统后的出射光强为：

I＝(lo/2)(1+sin2θF)

式中lo为入射光强.通过对出射光强的测量，就可以得出θF，从而可测出电流的大小。

但是，现有技术中的光纤电流传感器均存在一个问题，那就是精确度不高，稳定性较差，经过我们的分析，产生这些问题的原因主要在于外界的干扰较强。例如在野外进行测量时，由于测量环境的变化，例如刮风，会导致输电线和光纤圈的晃动，这些晃动，以及其他可能的震动等都可能导致光纤中线偏振光偏振态的变化，也即会发生偏振面的旋转，但是这样导致的偏振面的旋转并不是由于输电线内电流强度变化造成的，而是由于扰动造成的，但是在测量结果上却体现在了电流上，由此导致测量结果出现误差。

本发明就是针对上述问题提出来的，以解决现有技术中光纤电流传感器测量精度低，稳定性差的问题。

发明内容

本发明提供了一种全新的电流传感器，该传感器可精确的测量出导线内传输的电流量，能够完全克服现有技术中的缺陷，完全不受环境因素的影响。

根据本发明的一实施例，提供了一种干涉式精确电流传感器，包括：激光器，光纤分束器，被测导线，光纤线圈，保偏光纤，光纤合束器，光探测器，信号处理器，其特征在于：激光器为线偏振激光器或者输出端具有偏振片，该激光器发射出的光经保偏光纤传输到光纤分束器，由光纤分束器分为四束相同的子光束，这四束子光束分别经过保偏光纤传输到一个光纤线圈内，这四个光纤线圈均缠绕在被测导线上，四个光纤线圈除位置错开之外，缠绕方式以及匝数均相同，其中一个光纤线圈的光纤外表面具有电磁屏蔽层，其中每两个光纤线圈的输出端连接到一个光纤合束器，每个光纤合束器的输出端分别通过光纤连接到一个光探测器，两个光探测器的输出端经由信号线连接到同一个信号处理器。

根据本发明的另外一实施例，所述光纤分束器的数量为一个，该一个光纤分束器直接将入射光束分为均等的四份。

根据本发明的另外一实施例，所述光纤分束器的数量为三个。

根据本发明的另外一实施例，所述屏蔽层为金属涂覆层，厚度为几个微米。