[发明专利]光电测量装置和测量电流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用光源以及利用检测器测量电流的测量装置，光源用于产生偏振主光信号以馈入法拉第传感器装置，检测器用于采集由法拉第传感器装置提供的、相对于主光信号偏振改变的二次光信号。

背景技术

这种类型的测量装置例如从EP 0 865 610 Bl中已知。对电流的测量在此基于所谓的法拉第效应。法拉第效应应当理解为特定材料的折射率依据磁场的改变。可以利用这种效应来改变通过材料的光的偏振状态。尤其是在线性偏振光的情况下，这种改变使得光的偏振平面旋转。旋转的对应的旋转角理想地与沿着光在材料中经过的路径关于磁场的路径积分成比例。从在检测器中对偏振状态的改变的采集以及随后对其的分析，可以相应地获得测量参量，该测量参量包含关于产生磁场的电流的信息。

已知测量装置的缺点在于如下情况：通常借助干涉仪或者偏振分析仪进行的对偏振状态、例如偏振角的测量的精度相对复杂并且仅具有有限的精度。因此，这种效应仅对于直至90°的偏振旋转是唯一的，并且这种法拉第效应的非线性以及温度依赖性例如限制了精度。精度的提高总是与检测器的成本的增加以及测量装置的容易出错性的提高相关联。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种上面提及的类型的测量装置，其使得能够尽可能准确并且可靠地进行测量。

在一种特定的测量装置中，上述技术问题通过如下方式来解决：提供补偿元件，借助其能够通过相反的偏振改变对二次光信号的偏振改变进行补偿，并且能够针对电流得出与相反的偏振改变有关的测量信号。

本发明基于如下认识：相对于对偏振状态的直接测量，零测量更准确，并且能够在对环境影响的依赖性减小并且检测方案的开销减少的情况下执行。由于对二次光信号的偏振改变进行补偿，检测器在这种情况下仅需要被调整为对偏振改变进行零测量。换句话说，原则上在检测器中需要进行仅确定是否存在偏振改变的测量。对偏振改变的补偿在此通过相反的偏振改变来实现，即通过对在法拉第传感器装置中实现的偏振改变起反作用的新的偏振改变来实现。例如，线性偏振主光信号的偏振平面以特定旋转角的旋转，可以通过二次光信号的偏振平面的以量值相同、但是方向相反的旋转角的新的旋转来补偿。

针对待测量的电流的测量信号在此依据相反的偏振改变来得出。这意味着，为了在根据本发明的测量装置中得出测量信号，不直接使用偏振改变，而是使用相反的偏振的度量。

以这种方式，根据本发明的测量装置将已知的基于法拉第效应的测量装置的优点与零测量的优点集于一体。

如下得到根据本发明的测量装置的另一个优点：在高压技术中应用的情况下，通过在法拉第传感器装置和检测器之间使用光导纤维的可能性，能够以低廉的成本实现电压隔离，因为其总归是系统固有的。补偿元件可以通过定位在地电势的可能性来进行电气控制。同时，检测器可以在其理想工作点工作。由此能够实现高的测量精度。此外，可以进行与不希望的副作用、例如温度影响无关的测量。本发明的优点由此是改善测量的可靠性。

本发明不仅适合于测量直流电流，而且适合于测量交流电流。

用于传导主光信号的法拉第传感器装置例如可以包括光纤线圈或者玻璃环。以适合的方式将光纤线圈或玻璃环围绕传导待测量的电流的电流导体或者电流线缆缠绕。通过光多次通过由流动的电流产生的磁场，可以使偏振改变加强。玻璃环的玻璃例如是块状玻璃。

补偿元件例如可以是包括光学元件和传导电流的元件的光电补偿元件。

根据本发明的一个优选实施方式，补偿元件包括进行补偿的法拉第传感器装置以及布置在进行补偿的法拉第传感器装置的位置附近的补偿电流导体，其中，二次光信号通过进行补偿的法拉第传感器装置，并且能够调整补偿电流导体中的补偿电流，使得能够对二次光信号的偏振改变进行补偿，其中，能够得出补偿电流的测量信号。因此，补偿电流导体传导进行补偿的磁场产生的电流。进行补偿的磁场作用在二次光信号上，因为传导二次光信号的进行补偿的法拉第传感器装置位于其位置附近。进行补偿的磁场以适合的方式产生相反的偏振改变，通过其对二次光信号的偏振改变进行补偿。可以调整通过补偿电流导体的补偿电流，使得对偏振改变进行补偿。由此，补偿电流的值承载关于待测量的电流的量化信息。因此，可以根据补偿电流得出测量信号。本发明的该实施方式具有能够相对简单地根据补偿电流得到测量信号的优点。检测器在此以适合的方式被配置为，确定通过补偿电流导体的给定电流是否对偏振改变进行了(完全的)补偿。这使得能够特别简单并且鲁棒地构建检测器。此外，检测器的可能的非线性不起作用。