[发明专利]全光纤电流互感器本征频率及光纤长度测量的方法和装置

权利要求书

1.一种全光纤电流互感器本征频率及光纤长度测量的方法，其特征在于，该方法由全光纤电流互感器本征频率及光纤长度测量的装置执行，所述装置包括：上位机、一次系统和二次系统；

所述一次系统包括：延迟线和光纤传感环；

所述二次系统包括：电气采集模块和光学模块，所述电气采集模块包括：数字信号处理器和可编程逻辑器；所述光学模块包括：SLD光源、光纤耦合器、起偏器、相位调制器和光电探测器；

所述可编程逻辑器与所述相位调制器、所述SLD光源以及所述探测器连接，用于控制所述相位调制器产生相位差；控制所述SLD光源发射光信号；

所述探测器以及所述SLD光源均与所述光纤耦合器连接；所述光纤探测器用于对所述具有初始调制状态的光信号进行测量和探测；

所述光纤耦合器与所述起偏器连接，所述起偏器用于将所述光信号形成线偏振光；

所述起偏器与所述相位调制器连接，所述相位调制器用于对所述光信号进行调制；

所述延迟线连接于所述相位调制器和所述光线传感环之间，所述延迟线用于提供所述光信号传播的路径和延迟时间；

所述方法包括：

所述上位机发送本征频率测量命令至所述数字信号处理器；

所述数字信号处理器初始化参数，并将所述初始化参数发送至可编程逻辑器；所述初始化参数包括：调制周期起点、调制周期结束点、步进和初始光强；

所述可编程逻辑器根据所述初始化参数进行N点采样，并将采样值累加求和发送至所述数字信号处理器；

所述数字信号处理器进行极值计算并基于所述极值确定本征频率及光纤长度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述数字信号处理器初始化参数，并将所述初始化参数发送至可编程逻辑器之后，还包括：

所述可编程逻辑器未接收到初始化参数，则所述上位机重新发送本征频率测量命令至所述数字信号处理器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字信号处理器初始化参数，并将所述初始化参数发送至可编程逻辑器包括：以预估渡越时间的0.2倍为初始调制周期，以预估渡越时间的1.25倍为结束调制周期，以预估渡越时间的0.01倍为步进，进行调制周期扫描。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可编程逻辑器根据所述初始化参数进行N点采样，并将采样值累加求和包括：采用以下公式设定调制周期T＝T+ΔT,其中，T为调制周期，ΔT为步进；采用以下公式累加求和其中N为采样点数，P_i采样点值，M_j为求和值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字信号处理器进行极值计算并基于所述极值确定本征频率及光纤长度包括：

计算光信号第一次经过所述相位调制器叠加的调制信号以及光信号通过反射镜后第二次经过相位调制器后叠加的调制信号；

计算不同扫描周期下的所述相位调制器产生的相位差；

根据所述相位差计算光功率；

根据所述光功率计算极值；

根据所述极值计算本征频率及光纤长度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算光信号第一次经过相位调制器叠加的调制信号以及光信号通过反射镜后第二次经过相位调制器后叠加的调制信号包括：

采用以下公式计算光信号第一次经过相位调制器叠加的调制信号：

采用以下公式计算光信号通过反射镜后第二次经过相位调制器后叠加的调制信号：

其中，T为扫描调制周期，τ为渡越时间，t为时间；

所述计算不同扫描周期下的相位调制器产生的相位差包括：采用以下公式计算不同扫描周期下的相位调制器产生的相位差：

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算光功率包括：采用以下公式计算光功率：其中，I₀为常量，φ为固定相位，也是一个常量，Δφ(t)为相位差。