[发明专利]一种全光纤电流互感器及其工作方法

权利要求书

1.一种全光纤电流互感器，包括光源(1)、光接收模块(2)、模数转换器(3)、数字解调器(4)、微处理器(5)、调制驱动器(6)、光纤耦合器(8)，其中光源(1)和光纤耦合器(8)的的输入端相连，光接收模块(2)和光纤耦合器(8)的另一输入端相连，光接收模块(2)、模数转换器(3)、数字解调器(4)、微处理器(5)依次相连，其特征在于：还包括Y分支集成光学相位调制器(7)、保偏光纤耦合器(10)、λ/4延迟器(11)、传感光纤(12)和反射镜(13)；数字解调器(4)通过调制驱动器(6)和Y分支集成光学相位调制器(7)相连，光纤耦合器(8)的输出端和Y分支集成光学相位调制器(7)相连，Y分支集成光学相位调制器(7)分别通过保偏延迟光纤(9)和保偏光纤(17)与保偏光纤耦合器(10)的两个输入端相连，保偏光纤耦合器(10)的任一输出端和λ/4延迟器(11)相连、传感光纤(12)从λ/4延迟器(11)处接出，末端安装一个反射镜(13)。

2.根据权利要求1所述的一种全光纤电流互感器，其特征在于：所述的Y分支集成光学相位调制器(7)是由起偏器(15)、分支器(16)和光相位调制器(17)组成的。

3.根据权利要求1或2所述的一种全光纤电流互感器，其特征在于：所述Y分支集成光学相位调制器(7)、保偏光纤耦合器(10)、λ/4延迟器(11)、传感光纤(12)和反射镜(13)采用保偏光纤进行连接，使单模光保持单偏振状态，从而消除光纤双折射变化对产品性能的影响。

4.根据权利要求1或2所述的一种全光纤电流互感器，其特征在于：从λ/4延迟器(11)处接出的传感光纤(12)缠绕在被测电流导线上，形成传感光纤环。

5.根据权利要求1或2所述的一种全光纤电流互感器的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、光源(1)的光通过光纤耦合器(8)进入Y分支集成光学相位调制器(7)中；

b、光在Y分支集成光学相位调制器(7)中的起偏器(14)经相位调制后等分为x和y两个模式的线偏振光；相位调制器(15)根据来自数字解调器(4)的调制信号对两路正交化的线偏振光进行同步调制，然后Y分支集成光学相位调制器(7)将线偏振光通过保偏延迟光纤(9)和保偏光纤(17)输入到保偏光纤耦合器(10)内；

c、线偏振光通过保偏光纤进入λ/4延迟器(11)内被转换为圆偏振光，即x轴的线偏振光转换为右旋圆偏振光、Y轴的线偏振光转换为左旋圆偏振光；

d、两个光束在围绕导线的传感光纤(12)中传播，到达终点时遇到反射镜(13)，光线沿同样的路径返回，导线中的电流由于法拉第效应产生磁场，当光纤中的光线环绕导线传播时，由于磁场的作用使得右旋圆偏光和左旋圆偏光的传输速度不同，从而形成相差，当两束圆偏光传输到传感光纤末端时，发生镜面反射，两束圆偏光在模式互换左旋变右旋，右旋变左旋后沿原光路返回，效应加倍，并且在λ/4延迟器处再次转变为两束模拟正交的线偏光模式也互换了；

e、由于保偏延迟光纤的延迟作用，携带法拉第效应相位信息的两束光在返回到Y分支集成光学相位调制器(7)内的的起偏器(14)处发生干涉，干涉结果由光纤耦合器(8)进入光接收模块(2)转变为电信息，然后进入模数转换器(3)实现模拟量到数字量的转换，模数转换器(3)的输出接入数字解调器(4)，数字解调器(4)把模数转换器(3)得到的干涉交流电信号的前后半周期各采多个点，分别作累加，经过微处理器(5)处理，最终得到解调信息。