[发明专利]一种全光纤电流互感器及其电流测量方法

权利要求书

1.一种基于法拉第磁光效应原理全光纤电流互感器，其特征在于：包括传感单元、信号处理单元，以及合并单元，所述合并单元与电气测量仪器和继电保护设备连接，所述传感单元包括绕制成首尾相接的闭合圆环的传感光纤(3)，该传感光纤的首尾分别安装有反射镜(5)和转换光纤(4)，所述信号处理单元内设置有光源，该光源发出的光被分为两束光后，经转换光纤转换为旋转方向相反的两束光，经在传感光纤内传输后，被反射镜反射；

所述的转换光纤(4)为螺旋结构双折射光纤；

所述信号处理单元包括光路模块、电路模块、电源模块，所述光路模块用于发射、接收和测量光信号，输出两束光的相位差，所述电路模块用于解析两束光的相位差，并以此计算电流，并将结果以数字信号输出；

所述光路模块包括发射光源的激光发射器、对光源发出的光进行耦合的耦合器、将光源分为两束线性偏振光的起偏器，与起偏器连接的调制器，对两束光进行干涉测量的光源探测器。

2.根据权利要求1所述的一种全光纤电流互感器，其特征在于：所属转换光纤包括递增双螺旋段和均匀双螺旋段。

3.根据权利要求1所述的一种全光纤电流互感器，其特征在于：所述反射镜(5)与传感光纤(3)的截面呈45°夹角。

4.根据权利要求1所述的一种全光纤电流互感器，其特征在于：所述传感光纤安装在环形法兰的U形槽内，所述反射镜(5)和转换光纤(4)在U型槽的切线方向相互平行。

5.根据权利要求1所述的一种全光纤电流互感器，其特征在于：所述反射镜(5)和转换光纤(4)沿环形结构的法线方向紧贴布置。

6.根据权利要求4所述的一种全光纤电流互感器，其特征在于：所述的环形法兰(2)为金属材料，上部覆盖绝缘材料的环型盖板(1)，阻断了环形法兰的感应电流。

7.根据权利要求1所述的一种全光纤电流互感器，其特征在于：所述信号处理单元还包括防护外壳；所述的防护外壳，由铁磁材质制成，对放入其中的光路模块、电路模块、电源模块具有相应等级的防电磁屏蔽、防水、防潮功能，同时留有安装及数据输出、输入接口。

8.一种基于权利要求1所述的全光纤电流互感器的电流测量方法，其特征在于：数据处理单元中的光源发出的光经过耦合器后，起偏为两束线性偏振光，经调制器完成相位调制并分成两束偏振方向相互垂直的光，经过保偏光纤输出；转换光纤将两束垂直线性偏振光转换成左旋和右旋椭圆偏振光，椭圆偏振光在传感光纤中绕圆周传播；两路偏振光绕着导体转了几圈后，在传感光纤的终点有一个反射镜，对两束光进行反射，同时两束椭圆偏振光的旋转方向也被逆转；两路光回到转换光纤处，转换光纤再将它们转为两路互相垂直的线性偏振光束，由保偏光纤传回偏振器，恢复为两路互相垂直的偏振光，两束光波在光源探测器处发生相干叠加；

当导体中无电流时，两束光的相对传播速度相同，在光电探测器处相干叠加时没有相位差；当导体中有电流时，两束光的出现相位差；两路光信号的相位差与被测电流有严格的对应关系，通过测量两束光的相位差对应出被测电流的大小。