[发明专利]采用光载体测量电功率的传感器及其测量方法

权利要求书

1.一种采用光载体测量电功率的传感器，包括SLED光源(1)、电流互感器和电压互感器，其特征在于：所述电流互感器为光纤测流传感头(33)；所述SLED光源(1)与至少一托一的光耦合器(2)相接，该光耦合器(2)一光路通过电流侧的第一保偏环形器(31)、第一沃拉斯特棱镜(32)与所述的光纤测流传感头(33)相接；在第一沃拉斯特棱镜(32)上还接有第一光电探测器(34)，在第一保偏环形器(31)上还接有第二光电探测器(35)。

2.根据权利要求1所述的采用光载体测量电功率的传感器，其特征在于：所述光纤测流传感头(33)由1/4波片、测流温敏光纤和电流侧反射镜(36)构成。

3.根据权利要求1所述的采用光载体测量电功率的传感器，其特征在于：所述电压互感器为光纤测压传感头(43)；所述光耦合器(2)为一托二的耦合器，该光耦合器(2)的另一光路通过电压侧的第二保偏环形器(41)、第二沃拉斯特棱镜(42)与所述的光纤测压传感头(43)相接；在第二沃拉斯特棱镜(42)上还接有第三光电探测器(44)，在第二保偏环形器(41)上还接有第四光电探测器(45)。

4.根据权利要求3所述的采用光载体测量电功率的传感器，其特征在于：所述光纤测压传感头(43)由1/4波片、锗酸铋晶体和电压侧反射镜(46)构成。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的采用光载体测量电功率的传感器，其特征在于：所述光耦合器(2)为一托三的耦合器，其中的再一光路通过温补侧的第三保偏环形器(51)与光纤测温传感头(52)相接；在第三保偏环形器(51)上还设接有第五光电探测器(53)。

6.根据权利要求5所述的采用光载体测量电功率的传感器，其特征在于：所述光纤测温传感头(52)，由温敏光纤、石英玻璃管、涂敷在石英玻璃管外的内层和外层保护层构成，所述温敏光纤包层外直径为125μm，长度为1.15mm-1.35mm，其在波长为1310nm时的拍长约为10mm，在该温敏光纤尾部的外壁和端面上镀有铝质的反射膜；由该温敏光纤的尾端至其首端方向长度在0.8mm-1.0mm的温敏光纤被固定密封在内径为250μm-350μm的石英玻璃管中。

7.根据权利要求6所述的采用光载体测量电功率的传感器，其特征在于：在所述石英玻璃管的外壁上设有两层涂层，分别是厚度为45μm-55μm且由聚甲基丙烯酸甲酯材料制成的内层和厚度为180μm－220μm且由特氟龙材料制成的外层。

8.一种采用光学原理测量电功率的方法，其步骤如下：

1)采用权利要求5-7中任一项所述的采用光载体测量电功率的传感器；

2)由所述采用光载体测量电功率的传感器中的SLED光源(1)发出的部分偏振光，经多模光纤传至一托三的光耦合器(2)，由该光耦合器(2)发出三束部分偏振光；

3)一束部分偏振光通过电流侧的多模光纤送至第一保偏环形器(31)产生电流侧初段线偏振光，该电流侧初段线偏振光由第一保偏环形器(31)的一个输出端口通过初段保偏光纤送至第一沃拉斯特棱镜(32)；

另一束部分偏振光通过电压侧的多模光纤送至第二保偏环形器(41)产生电压侧初段线偏振光，该电压侧初段线偏振光由第二保偏环形器(41)的一个输出端口通过初段保偏光纤送至第二沃拉斯特棱镜(42)；

再一束部分多模光纤送至第三保偏环形器(51)产生温补侧初段线偏振光，该温补侧初段线偏振光由第三保偏环形器(51)的一个输出端口通过初段保偏光纤送至光纤测温传感头(52)；

4)电流侧初段线偏振光由第一沃拉斯特棱镜(32)的一个输出端口输出一束电流侧中段线偏振光，该电流侧中段线偏振光通过中段保偏光纤并以偏振方向平行于该中段保偏光纤主轴的方式沿该主轴传送；

电压侧初段线偏振光由第二沃拉斯特棱镜(42)的一个输出端口输出一束电压侧中段线偏振光，该电压侧中段线偏振光通过中段保偏光纤并以偏振方向平行于该中段保偏光纤主轴的方式沿该主轴传送；

5)电流侧中段线偏振光经电流侧的中段保偏光纤与所述采用光载体测量电功率的传感器中的光纤测流传感头(33)内的测流温敏光纤的电流侧熔接拐点分解为两束正交模态且沿该测流温敏光纤快慢轴传播的电流侧尾段线偏振光；

电压侧中段线偏振光经电压侧的中段保偏光纤与所述采用光载体测量电功率的传感器中的光纤测压传感头(43)内的测压温敏光纤的电压侧熔接拐点分解为两束正交模态且沿该温敏光纤快慢轴传播的电压侧尾段线偏振光

温补侧初段线偏振光经中段保偏光纤与所述光纤测温传感头(52)内的温补温敏光纤的温补侧熔接拐点分解为两束正交模态且沿该温敏光纤快慢轴传播的温补侧尾段线偏振光；

6)两束所述电流侧尾段线偏振光通过设置于温度场中的测流温敏光纤产生相位差，再经设置于该测流温敏光纤尾部的反射膜的反射后沿原光路返回，此时，两束电流侧尾段线偏振光的相位差增加一倍；

两束所述电压侧尾段线偏振光通过设置于温度场中的测压温敏光纤产生相位差，再经设置于该测压温敏光纤尾部的反射膜的反射后沿原光路返回，此时，两束电压侧尾段线偏振光的相位差增加一倍；

两束所述温补侧尾段线偏振光通过设置于温度场中的温补温敏光纤产生相位差，再经设置于该温补温敏光纤尾部的反射膜的反射后沿原光路返回，此时，两束温补侧尾段线偏振光的相位差增加一倍；

7)两束电流侧尾段线偏振光经过所述电流侧熔接拐点后发生干涉效应；

两束电压侧尾段线偏振光经过所述电压侧熔接拐点后发生干涉效应；

两束温补侧尾段线偏振光经过所述温补侧熔接拐点后发生干涉效应；

8)两束电流侧尾段线偏振光中，沿电流侧温敏光纤快轴返回的电流侧尾段线偏振光由设置于第一沃拉斯特棱镜(32)的另一输出端口上的第一光电探测器(34)接收，沿电流侧温敏光纤慢轴返回的电流侧尾段线偏振光由设置于第一保偏环形器(31)的另一输出端口上的第二光电探测器(35)接收；

两束电压侧尾段线偏振光中，沿电压侧温敏光纤快轴返回的电压侧尾段线偏振光由设置于第二沃拉斯特棱镜(42)的另一输出端口上的第三光电探测器(44)接收，沿电压侧温敏光纤慢轴返回的电压侧尾段线偏振光由设置于第二保偏环形器(41)的另一输出端口上的第四光电探测器(45)接收；

两束温补侧尾段线偏振光中，由设置于第三保偏环形器(51)的另一输出端口上的第五光电探测器(53)接收。