[实用新型]光纤电流传感器线圈及光纤电流传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，涉及一种传感器，尤其涉及一种光纤电流传感器线圈及光纤电流传感器。 

背景技术

电流是电力系统的基本参数之一，对电流的测量是其基本并且非常重要的任务，根据测量的结果，可以为电力系统提供用于计量、控制和继电保护等所必需的信息，因此对测量工具有很高的要求。近年来随着各国经济的迅速发展，对电力的需求日益增大，电力系统的额定电压等级和额定电流都有大幅度的提高，传统的电磁式电流测量设备已经越来越不能满足要求。 

光纤电流传感正是为了克服电磁式电流传感器的缺点而研制的，自七十年代问世以来，受到了各国的广泛关注。光纤电流传感器是基于Faraday效应来检测电流大小的光学传感器件。Faraday效应是指线性偏振光沿外加磁场方向通过介质时其偏振面发生旋转的现象。目前，光纤电流传感器的研究方向主要有两个：Sagnac干涉型光纤电流传感器和反射式光纤电流传感器。由于外加磁场使得物质对左旋和右旋圆偏振光的折射率不同，Sagnac干涉型光纤电流传感器就是利用两束传播方向相反、旋向相同的圆偏振光在传播一段距离后产生的相位差，实现对电流的测量。反射式光纤电流传感器是利用两束传播方向相同、旋向相反的圆偏振光沿磁场传播一段距离，经镜面反射，原路返回后引起的相位差实现对电流的测量。限制光纤电流传感器实用化的主要问题是：因振动或转动引起的Sagnac相位误差，光纤中残留的线性双折射在温度变化时引起的相位误差等。 

Sagnac干涉型光纤电流传感器的缺点： 

Sagnac干涉型光纤电流传感器采用Sagnac环形结构，虽然提高了灵敏度，但很容易受Sagnac效应的影响，从而引起测量误差、降低系统的稳定性。Sagnac效应是指，当光束在一个环形通道中前进时，如果这个环形通道是转动的，沿 着通道转动的方向前进所需要的时间比沿着通道转动相反的方向前进所需要的时间多，两束光产生光程差，光程差大小与环形通道转速成正比。因此，Sagnac干涉型光纤电流传感器是一种角传感器，对振动比较敏感。高压线路分布在室外，刮风和振动都会引起电流传感器传感部分振动，这样就会产生测量误差，从而影响到Sagnac式传感器的实用性。 

反射式光纤电流传感器的缺点： 

由于反射式光纤电流传感器利用两束正交模式的偏振光传输产生的相位差，因此对光路中传输光的偏振态有比较严格的要求。受现有光纤制备工艺限制以及光纤形变影响，光纤中存在附加线性双折射。由于光纤电流传感器工作在室外，外界条件（如温度）会随时发生变化，这样就会改变光纤中残余线性双折射的折射率大小，因此，两束正交偏振光正向与反向经过光纤后的光程不同，从而产生了一个相位差。这个相位误差与法拉第相移一起影响着探测器探测的输出光强，因此对测量结果造成误差，最终使计算得到的待测电流产生误差，传感器输出的零偏较大。同时需要采用双轴调制器进行相位调制，增加了系统的复杂性,稳定性受到削弱。并且在调制过程中会引起两正交模式的串扰，影响测量精度。 

因此，基于这些技术缺陷，目前这些电流传感器不能满足实际的需求，限制了其在工程上的广泛应用。 

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种灵敏度高、精度高、可消除Sagnac效应因而对振动不敏感、采用双光路感应因而对温度不敏感的光纤电流传感器线圈及光纤电流传感器。 

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种光纤电流传感器线圈，包括绕制在待测电流上的第一电流传感光路，其特殊之处在于：所述光纤电流传感器线圈还包括绕制在待测电流上并与第一电流传感光路绕制方向相反的第二电流传感光路。 

上述第二电流传感光路包括第二四分之一波片、第二传感光纤以及第二反射镜；所述第二四分之一波片通过第二传感光纤接入第二反射镜；所述第二传 感光纤绕制在待测电流上。 

上述第一电流传感光路包括第一四分之一波片、第一传感光纤以及第一反射镜；所述第一四分之一波片通过第一传感光线接入第一反射镜；所述第一传感光纤绕制在待测电流上。 

上述第一传感光纤与第二传感光纤的绕制方向相反。 

一种光纤电流传感器，其特殊之处在于：所述光纤电流传感器包括激光光源、起偏器、光纤耦合器、光电探测器、相位调制器以及光纤电流传感器线圈；所述起偏器设置在激光光源的出射光路上；所述激光光源通过起偏器后与光电探测器通过光纤耦合器耦合后接入光纤电流传感器线圈；所述相位调制器设置在光纤耦合器和光纤电流传感器线圈之间的光路上。