[发明专利]制造具有法拉第效应的固有温度补偿的光纤电流传感器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造光纤电流传感器(FOCS)，其包括暴露于要测量的电流的磁场的传感纤维(sensing fiber)。该类型的传感器典型地在高电压变电站或具有高直流电(dc)的应用中使用。

背景技术

光纤电流传感器(FOCS)通常依赖熔融石英纤维中的法拉第效应。法拉第效应随温度变化。熔融石英纤维的Verdet常数(其是法拉第效应的度量)根据变化，即在例如-40℃至+80℃的操作温度范围内传感器信号在0.84％内变化。然而，传感器的许多应用要求±0.2％或±0.1％内的准确度，因此要求温度补偿的措施。在EP1107029、EP1115000和参考文献[1]中，描述用于在干涉Sagnac和反射型光纤电流传感器中的法拉第效应的固有温度补偿的方法。固有补偿的方法消除对额外温度传感器的需要，其对于在高电势的电流传感是特别重要的。该方法利用产生正常圆形光波(在传感纤维中传播)的光纤延迟器的温度依赖性。为了进行温度补偿，该延迟设置到与常规90°延迟相差非零量ε的值。延迟随温度的变化影响传感器的标度因子。采用适当选择的延迟，例如ε＝10°，延迟器对传感器灵敏度(规格化标度因子S)的影响正好抵消Verdet常数随温度的变化。

根据现有技术水平延迟器初始采用过长度、即大于目标延迟的延迟来准备。适当的延迟然后通过采用逐步方式细调该延迟而达到。在每个细调步骤后，测量对传感器的温度依赖性的延迟器贡献。该测量牵涉将延迟器转变为温度控制器，从而在某个范围内改变延迟器温度并且监测对于给定电流对传感器信号的所产生的影响。细调继续直到达到适当的补偿。细调通过在纤维接合机(fiber splicer)的电弧或加热器灯丝中加热延迟器完成。该加热改变延迟器的线性双折射从而延迟，例如通过掺杂剂扩散出纤维芯和/或通过改变纤维应力。

发明内容

本发明要解决的问题是要提供当制造FOCS时调谐用于温度补偿的延迟器的更高效的方法。

该问题由权利要求1的方法解决。

因此，该方法适应于制造光纤电流传感器，该传感器包括

-将暴露于要测量的电流I的磁场的传感纤维，其中所述传感纤维具有Verdet常数V；该传感纤维进一步具有在热退火后剩下的导致双折射相位延迟δ[1、2]的弯致双折射或残留线性双折射。该相位延迟δ取决于纤维的类型、纤维环的数量和半径、纤维的制备(例如，退火等)并且它可是零或非零。

-耦合于所述纤维用于在线性和椭圆偏振之间转换光的至少一个光纤延迟器，其中所述延迟器的慢轴处于相对于所述传感纤维的慢轴的角度45°-β；该延迟器导致依赖于温度的差分延迟ρ，其中

Q=1ρ·∂ρ∂T;]]>

-控制单元，其产生依赖于电流导致的相移Δφ(特别地与所述相移Δφ成比例)的传感器信号σ，该相移可以写为

其中并且其中N是所述传感纤维的环的数量并且S是标度因子。

根据本发明的方法包括步骤：

-暴露所述传感纤维于磁场；

-在初始步骤中测量所述传感器信号σ对所述延迟器的温度T的初始依赖性A

A=1σ·∂σ∂T;]]>

-限定传感器信号σ对所述延迟器的温度T的目标依赖性B