[发明专利]一种高灵敏的小型化电流检测系统

说明书

本发明涉及高压输电线路中的电流检测技术领域，提供了一种高灵敏的小型化电流检测系统，包括：光源，光纤电流传感器，探测器，其中，所述光纤电流传感器由输入光导纤维、输入透镜、输入偏振片、由金薄膜包裹的磁光材料、输出偏振片、输出透镜和输出光导纤维组成；当测量所述待测高压输电导线上的电流时，所述光源发出非偏振光，输入所述光纤电流传感器，经过光纤传输至所述探测器，通过法拉第磁光效应和马吕斯定理计算得到磁场强度B，根据毕奥‑萨伐尔定理与所述磁场强度B推算得到待测导线的电流强度I。解决了现有技术中电流检测方法存在体积大、重量重、易受激磁电流干扰，并且现有技术中电流检测方法均同时存在有检测灵敏度不高的问题。

技术领域

本发明涉及高压输电线路中的电流检测技术领域，尤其涉及一种高灵敏的小型化电流检测系统，利用光纤传感技术快速检测导线中电流，适用于高压输电线路电流的实时检测。

背景技术

目前现有技术中常用的电流检测方法有以下方法：

分流器：分流器的原理简单，通常用在低频率小幅值电流测量中，但当应用在高频率大幅值的电流测量中会产生较大的误差。

交流电流互感器：交流电流互感器的传感原理简单，精度较高。但是交流电流互感器仅适用于数千安培以内的交流电流测量，被测电流过大，则互感器的激磁电流不再忽略不计，因此测量误差会增大。

直流电流互感器，直流电流互感器利用被测直流的变化导致铁芯线圈产生感抗，从而间接改变辅助交流电路的电流来反映被测电流的大小。其缺点是体积较大、价格较高、需要外界电源的支持等。

霍尔电流传感器，霍尔电流传感器是一种常用的电流测量装置，它采用霍尔元件作为传感单元，通过被测电流产生的磁场的大小来实现对电流的测量，应用于大流量的测量，但该器件存在体积大、重量重的缺点。

综上所述，现有技术中电流检测方法存在体积大、重量重、易受激磁电流干扰的缺点，并且现有技术中电流检测方法均同时存在有检测灵敏度不高的情况。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高灵敏的小型化电流检测系统，利用光纤或波导本身能消除激磁电流影响的特点，采用带输入偏振片和输出偏振片的由金薄膜包裹的磁光介质，利用包括法拉第光纤或法拉第波导在内的磁光介质的固有特性消除外来电磁干扰，达到降低成本和减小体积的目的，并且本发明在磁光材料上包裹有金薄膜，能够大大的提高光纤电流传感器测量的灵敏度。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高灵敏的小型化电流检测系统，包括：光源，光纤电流传感器，探测器，其中，所述光纤电流传感器由输入光导纤维、输入透镜、输入偏振片、由金薄膜包裹的磁光材料、输出偏振片、输出透镜和输出光导纤维组成，所述由金薄膜包裹的磁光材料为包括由金薄膜包裹的法拉第光纤和法拉第波导在内的任意一种形式；

所述光源与所述光纤电流传感器相连，所述光纤电流传感器与所述探测器相连；

当测量所述待测高压输电导线上的电流时，所述光源发出非偏振光，输入所述光纤电流传感器，经过光纤传输至所述探测器，通过法拉第磁光效应和马吕斯定理计算得到磁场强度B，根据毕奥-萨伐尔定理与所述磁场强度B推算得到待测导线的电流强度I；

其中，所述光纤电流传感器，接收到所述光源发出的所述非偏振光之后，所述非偏振光作为入射光由所述输入光导纤维导入磁敏区，由所述输入透镜聚焦后经过所述输入偏振片变成线偏振光，入射到所述由金薄膜包裹的磁光材料中，所述入射光的偏振面发生偏转；穿过所述由金薄膜包裹的磁光材料的所述入射光经过所述输出偏振片之后，所述入射光被所述输出透镜聚焦到所述输出光导纤维中；所述入射光经过所述由金薄膜包裹的磁光材料之后，所述入射光的光强由输入强度I₀变为输出光强I₁。