[发明专利]光纤直流磁光探测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学应用领域，具体而言，涉及光纤直流磁光探测 系统和方法。

背景技术

由于直流输电具有大容量、高传输效率、低电磁辐射等优点， 在现代新一代能源传输中开始被重视。由于是直流输电，传输线上 的电流无法通过采用电磁感应的互感器来测量，如何测量直流电流 成为技术难题。有人通过霍尔效应来测量直流电流，但其灵敏度较 低，设备成本较高且很难进行高压绝缘。

目前，法拉第效应等磁光效应广泛应用于电流和磁场的测量。 法拉第效应可由磁光玻璃、磁光晶体、或光纤等材料来实现。由于 通常磁光效应的载体光强是一直流信号，且很难保证在几年甚至十 几年的使用寿命内保持不变。如果用磁光效应来测量直流磁场或电 流，就会碰到电流信号和光强信号无法分开的难题。

如图1所示，为相关技术中的光纤磁光测量系统，该系统由电 源和信号处理模块400、磁光探头100和传导的光纤装置200构成。 电源和信号处理模块400发出的激光通过光纤装置200传导到磁光 探头100中，磁光探头根据一定的光学原理，如法拉第磁光效应， 设计来感知磁光探头100所处环境的磁场，并把磁场信号转变成光 信号，光信号载在上述激光中通过光纤装置200传回电源和信号处 理模块400，电源和信号处理模块400根据收到的光信号，经过数 据处理，得到测量点的有关磁场信息。

图1所示系统的测量过程可由下式(1)描述：

I＝I₀(1+c₁H)                                 (1)

其中I表示电源和信号处理模块400中光电探测器测到的光信 号，I₀是与激光发光光强、透过率等相关的参数；c₁是磁光参数， 与磁光材料及磁光探头100的偏振检测机构有关，H是被测磁场。 通常情况下，I₀和c₁都会受环境因素的影响。如果被测的磁场H 是交流的，可以对直流成分I₀和交流成分I₀ c₁ H分别测量，并相 除从而得到c₁ H。如果c₁不随温度变化，测量结果将能很好地反 映被测磁场，否则，需要去除环境因素对c₁的影响。如果被测的 磁场H是直流信号，上述方法将不能去除I₀，进而导致测量的结果 不准确。

同时，发明人在实现本发明的过程中发现：应用各种材料进行 磁光测量，都会受到温度、应力等环境因素或被测磁场的强度影响， 这些影响将会导致测量不准确。特别是，发明人发现石榴石磁光晶 体等材料，在一定强度的直流或交变外磁场作用下，其微观磁畴会 产生不规律的扰动，进而影响光学特性，使测量出现不确定性。并 且，针对这些问题目前尚未提出合理的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种光纤直流磁光探测系统和方法，能够通过 实时校正的方法来去除环境因素的影响而得到准确的测量数据等。

根据本发明的一个方面，本发明实施例提供了一种光纤直流磁 光探测系统，所述系统包括：电源和信号处理模块、光纤装置、参 考装置和磁光探头；其中，电源和信号处理模块，用于通过所述光 纤装置向所述磁光探头发送激光；以及分两路接收来自所述磁光探 头的由所述激光承载的光信号，并分别将两路光信号转变为两路电 信号，根据所述参考装置发送的参考磁场脉冲信号对所述两路电信 号进行处理，得到所述测量点的自身磁场信息和/或电流信息；

光纤装置，用于将来自所述电源和信号处理模块的激光分成两 路，分别将所述两路激光发送至所述磁光探头的两端，以及将来自 所述磁光探头的光信号分两路发送至所述电源和信号处理模块；

参考装置，用于在测量点产生一个幅值和形状已知的参考磁场 脉冲信号；

磁光探头，用于检测所述测量点的磁场信号，将所述磁场信号 转变为光信号，所述磁场信号为所述参考磁场脉冲信号和所述测量 点产生的自身磁场信号叠加后的信号；还用于接收所述两路激光， 将转变后的光信号分别承载在所述两路激光上发送。

根据本发明的另一个方面，本发明实施例提供了一种光纤直流 磁光探测方法，所述方法包括：

电源和信号处理模块发送激光；