[发明专利]单传感双采样全光纤电流互感器及其工作方法

权利要求书

1.一种单传感双采样全光纤电流互感器，其特征在于：

主要包括光纤传感系统和数据处理系统，其中，所述光纤传感系统主要包含光源、耦合器、起偏器、45°熔接点、延迟光纤、1/4波片、光纤线圈、反射镜和光电探测器，所述数据处理系统主要由两套数据处理单元组成，每套所述数据处理单元均包括模数转换模块、中央处理单元、数模转换模块、输出模块和相位调制器；

其中，所述光源、耦合器、起偏器、45°熔接点、第一相位调制器、第二相位调制器、延迟光纤、1/4波片、光纤线圈和反射镜依次设置形成光通路；

所述耦合器还与光电探测器的输入端相连；所述光电探测器输出端分别与第一模数转换模块和第二模数转换模块的输入端之间形成信号通路；所述第一模数转换模块、第一中央处理单元、第一数模转换模块和第一相位调制器依次设置形成信号通路；所述第二模数转换模块、第二中央处理单元、第二数模转换模块和第二相位调制器依次设置形成信号通路；第一中央处理单元还与第一输出模块之间形成信号通路；第二中央处理单元还与第二输出模块形成信号通路。

2.根据权利要求1所述的单传感双采样全光纤电流互感器，其特征在于：在所述光电探测器输出端与第一模数转换模块和第二模数转换模块之间设置有一进二出的信号隔离器，以将光电探测器输出的电信号分成两部分分别传输给第一模数转换模块和第二模数转换模块。

3.根据权利要求1所述的单传感双采样全光纤电流互感器，其特征在于：所述两套数据处理单元还分别具有第一数据采集模块和第二数据采集模块。

4.根据权利要求1所述的单传感双采样全光纤电流互感器，其特征在于：述光源采用超辐射发光二极管。

5.根据权利要求1所述的单传感双采样全光纤电流互感器，其特征在于：所述光电探测器为PIN光电二极管。

6.根据权利要求1所述的单传感双采样全光纤电流互感器，其特征在于：所述45°熔接点，是将光源输出光经过光纤起偏器起偏，生成一束线偏振光，作为制作λ/4波片时用于监测的信号光，然后将传输光纤与玻片光纤分别放入两个光纤夹具中，采用半自动熔接方式在延迟光纤熔接机里初步对准，波片光纤的另一端则接入偏振分析仪，对传输光的偏振消光比(PER)和偏振度(DOP)进行实时检测，通过调节熔接机的马达，并且手动旋转波片光纤，当传输光的PER达到最小值且DOP达到最大值时，进行放电熔接以精确实现45°熔接。

7.根据权利要求1所述的单传感双采样全光纤电流互感器，其特征在于：所述λ/4波片，是将波片输入端光纤、45°熔接点与波片光纤组成的光纤段在不松开光纤夹具的状态下从熔接机中取出，以光纤夹具的外沿为起点，用游标卡尺在夹具上量好所需的1/4拍长长度，再以夹具外沿为准，将光纤段在夹具上整体向波片输入端光纤的方向移动所量长度，然后将夹具夹持住的光纤段放入光纤切割刀中，以将所需截取长度的切割点精确的放置于刀片正上方，切割后的新光纤段就包含有波片输入端光纤、45°熔接点和仅剩1/4拍长长度的波片光纤。

8.一种权利要求1所述的单传感双采样全光纤电流互感器的工作方法，主要包括，

1)将光源发出的光经耦合器进入起偏器，得到的线偏振光经过45°熔接点后分为偏振方向互相垂直的两束线偏振光，沿着延迟光纤的两个模式独立传输；

2)两束线偏振光经过λ/4波片作用后分别被转换为左旋和右旋圆偏振光并进入光纤线圈；在光纤线圈中，在载流导线安培效应产生的磁场作用下，两束圆偏振光各经历法拉第旋光效应产生法拉第相移；当传输至反射镜处时发生镜面反射，左旋圆偏振光转变为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光转变为左旋圆偏振光，然后沿光纤线圈逆时针返回；返回过程中，模式互换的两束圆偏振光在磁场作用下再次各自经历法拉第旋光效应产生法拉第相移；

3)经λ/4波片作用恢复为偏振方向互相垂直的两束线偏振光，经过45°溶接点在起偏器处发生干涉后进入光电探测器；

4)经过两套数据数据处理单元对光纤传感系统获取的带有电流信息的光强信号的光电转换、放大处理以及信号解调，最终获取被测导体的电流大小。