[发明专利]光纤电流传感装置和光纤电流传感系统

说明书

本申请为专利申请号为“201010150176.7”，申请日为“2010年04月12日”，发明名称为“光纤电流传感装置和光纤电流传感系统”的分案申请。

技术领域

本发明涉及光纤电流传感技术，特别是可现场开口安装的光纤电流传感装置及包括该光纤电流传感装置的光纤电流传感系统。

背景技术

电流传感器或互感器是冶金、化工、电力等领域中电流检测的重要设备，其长期稳定性、可靠性、安全性与供电系统的安全、稳定运行密切相关。

目前，已经报道的基于法拉第效应的光纤电流传感器由于其测量范围大、精度高而被用在电流测量中。这种光纤电流传感器主要利用安培环路定律和法拉第磁光效应来测量导体的电流。根据安培环路定律，通有电流的导体周围会产生闭合的磁场，而在传感光纤中传播的两束偏振光会在磁场的作用下产生相位差，利用干涉方法检测出此相位差，就可以得到与磁场对应的电流大小。

这种光纤电流传感器中的传感光纤被预先安装在封闭的环状金属结构体内。传感光纤绕制在金属结构体的外沿或者侧面的阿基米德螺旋槽内，传感光纤初次绕制成功后，用硅胶进行填充固定，以使得传感光纤的曲率、放置路径固定下来。也就是说，这种传感光纤被预先固定在闭合的环状结构体上，不可拆卸。在测量导体的电流时，要将闭合的环状结构体套到电流导体上，只能将电流导体断开，将闭合的环状结构体套入后，再将电流导体连接上。然而，在冶金、化工领域使用的大电流导体直径可达1m以上，是不能轻易断开的。可以看出，现有的这种光纤电流传感器由于不能够在现场进行开口安装，因而在冶金、化工领域的应用受到限制。

发明内容

本发明提供了一种可现场开口安装的光纤电流传感装置。

本发明的一个实施例提供一种光纤电流传感装置，用于对通过导体的电流进行测量。该光纤电流传感装置包括：传感光纤，包括光纤和套在该光纤外的柔性保护套；支架，包括均具有光纤槽的第一部分和第二部分，其中，该第一部分和该第二部分可拆卸地连接成环绕所述导体一圈的闭合环状结构，所述第一部分的光纤槽与所述第二部分的光纤槽组合成闭合环状，用于容纳所述传感光纤。

所述支架的第一部分可以为U形结构，该U形结构由均具有光纤槽的三个直连臂和两个转角臂连接而形成；所述支架的第二部分可以包括连接的、均具有光纤槽的两个转角臂和一个直连臂；所述第二部分的每个转角臂均与所述第一部分的一个直连臂相连，以使得所述第一部分与所述第二部分连接成所述闭合环状结构。

优选地，所述柔性保护套包括由石英材料制成的套管。

优选地，所述柔性保护套上具有第一标记，所述支架上具有第二标记，所述传感光纤被放置在所述光纤槽中时，所述第一标记与所述第二标记相对应。

优选地，所述第一标记为位于所述柔性保护套末端处的凸台，所述第二标记为位于所述光纤槽内的凹槽，所述传感光纤被放置在所述光纤槽内时，所述凸台被放置在所述凹槽内，以使得所述第一标记与所述第二标记相对应。

优选地，润滑材料填充于所述光纤与所述柔性保护套之间。

优选地，所述传感光纤的周长等于所述闭合环状的光纤槽的周长的整数倍。

本发明还提供了一种可现场开口安装的光纤电流传感系统。

本发明一实施例提供一种光纤电流传感系统，用于对通过导体的电流进行测量。该光纤电流传感系统包括光电探测器、信号处理单元、以及顺序连接的光源、Y形波导、45°熔接点、条形波导调制器、保偏光纤和如以上所述的光纤电流传感装置，其中所述光源用于产生光束；所述Y形波导具有第一分路端、第二分路端和合路端，用于将通过所述第一分路端从所述光源接收的光束转变为线偏振光，并从合路端接收所述光纤电流传感装置返回的携带了导体电流信息的光束；所述45°熔接点用于将从所述Y形波导输出的一束线偏振光分成正交的两束线偏振光；所述条形波导调制器用于对其中传输的两束线偏振光之一进行调制；所述保偏光纤用于传输两束偏振光；所述光纤电流传感装置环绕所述导体，用于获得所述导体中与流动的电流的信息，并将携带所述电流信息的偏振光返回至所述保偏光纤，并依此经所述条形波导调制器、所述45°熔接点传输至所述Y形波导的合路端；所述光电探测器用于探测从所述Y形波导的分路端之一输出的干涉光的光强，并将光强信息转换为电信号发送给所述信号处理单元；所述信号处理单元连接至所述条形波导调制器，对所述条形波导调制器中传输的两束线偏振光之一进行调制。

优选地，所述光纤电流传感装置的支架被固定到底座上，或者被固定在位于所述导体上下两侧的横梁上。