[实用新型]基于保偏长周期光纤光栅的电流传感器

说明书

技术领域

本实用新型提供了一种基于保偏长周期光纤光栅的电流传感器，属于光纤传感技术领域。

背景技术

光纤光栅电流传感器是利用法拉第旋转效应来测量导体中的电流。有大量关于这方面的研究并形成了多种电流传感器系统，传统的光纤电流传感器系统，需要偏振分析仪，包含很多光学透镜和耦合过程，这会产生较大的光学损耗。而采用在保偏光纤中刻写长周期光纤光栅就避免了这个问题，大大减小了光学损耗。

发明内容

本实用新型目的在于提供了一种基于保偏长周期光纤光栅的电流传感器。该装置能够将保偏光纤缠绕的导体电流信号转化为探测器的电压信号，其结构简单、易于操作等特点。

本实用新型通过以下技术方案实现：

基于保偏长周期光纤光栅的电流传感器，由分布反馈式激光器1、偏振控制器2、铜导体3、保偏光纤4、长周期光纤光栅5、光电探测器6、导线7、数字示波器8组成；分布反馈式激光器1通过单模光纤连接偏振控制器2，偏振控制器2通过单模光纤与保偏光纤4相连，铜导体3上缠绕保偏光纤4，保偏光纤4上刻写有长周期光纤光栅5并通过单模光纤与光电探测器6相连，光电探测器6与数字示波器8由导线7相连。

所述的基于保偏长周期光纤光栅的电流传感器，其特征在于：分布反馈式激光器1，其中心波长为1550nm。

所述的基于保偏长周期光纤光栅的电流传感器，其特征在于：偏振控制器2为型号为FPC030或FPC020的高消光比偏振控制器。

所述的基于保偏长周期光纤光栅的电流传感器，其特征在于：刻写长周期光纤光栅5的保偏光纤4为熊猫型保偏光纤，其双折射系数范围为5.0×10^-6～5.0×10^-5，长度范围为10～30cm。

所述的基于保偏长周期光纤光栅的电流传感器，其特征在于：可测量的最大电流值为800A。

本实用新型的工作原理是：分布反馈式激光器1发出光波，通过偏振控制器2得到沿固定方向偏振的线偏振光，线偏振光经过由保偏光纤缠绕在铜导体3上的线圈，在铜导体3上通交流电，由于法拉第旋转效应线偏振光的偏振方向发生了偏转。偏转后的线偏振光经过在保偏光纤上刻写的长周期光纤光栅5把偏振角度的变化变为光信号强度的变化，且频率相同。光信号通过光电探测器6的光电转换变为电信号。电信号由数字示波器8显示。

本实用新型的有益效果是：本装置将待测电流信号的测量转化为偏振态的变化，利用保偏光纤中刻入长周期光纤光栅解调信号，实现对导体中的电流进行实时测量。可测量的最大电流为800A，测量精度为1.3mA。

附图说明

图1是基于在保偏光纤上刻写长周期光纤光栅的传感器示意图；

图2是不同电流下光电检测器的输出信号图；

图3是光电检测器的输出信号随电流变化的线性图；

具体实施方式

下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述：

参见附图1，一种基于在保偏光纤上刻写长周期光纤光栅的电流传感器，由分布反馈式激光器1、偏振控制器2、铜导体3、保偏光纤4、长周期光纤光栅5、光电探测器6、导线7、数字示波器8组成；分布反馈式激光器1通过单模光纤连接偏振控制器2，偏振控制器2通过单模光纤与保偏光纤4相连，铜导体3上缠绕保偏光纤4，保偏光纤4上刻写有长周期光纤光栅5并通过单模光纤与光电探测器6相连，光电探测器6与数字示波器8由导线7相连。

本实例中选用的分布反馈式激光器1是以中心波长为1550nm的光源。由光纤缠绕在铜导体3上形成线圈，线圈为500匝，直径为10cm。图2是不同电流下光电检测器的输出信号图，随电流信不断增加至600A，光电探测器的输出信号是正弦形式且有一个直流偏移，大约1.5V；图3是光电探测器的输出信号随电流变化的线性图，当电流从0到600A连续变化时，输出信号是线性变化的，由此可以通过观察电压的变化得到电流的变化。