[发明专利]一种反射型强度调制多芯光纤电流传感系统

说明书

本发明公开了一种反射型强度调制多芯光纤电流传感系统，包括：光信号发射模块、光信号调制模块、多芯光纤耦合器、多芯光纤、电磁敏感复合材料、光电探测器和电信号处理模块；多芯光纤的一端与所述多芯光纤耦合器的一端相连，多芯光纤的另一端与电磁敏感复合材料的反射面保持一定距离，电磁敏感复合材料连接在待测电力系统中。本发明系统具有抗电磁干扰性强、安全性高、成本低廉、结构灵活和可靠性好等优点，同时既能测量直流信号也能测量交流信号，还可与不同复合材料相结合，实现其他物理参数的测量。

技术领域

本发明属于光纤传感领域，更具体地，涉及一种反射型强度调制多芯光纤电流传感系统。

背景技术

智能电网即电网的智能化，被称为“电网2.0”，是建立在集成高速双向通信网络的基础上，通过先进传感、测量、控制、设备与决策支持系统技术，实现电网可靠、安全、经济、高效、绿色的使用。在智能电网中，传感设备要实时监测电网系统中电压电流等信息，结合通信、自动控制技术等与电网基础设施有机融合，获取电网全景信息，及时预防与发现故障，并快速隔离故障，实现自我恢复。因此，高效、准确、节能的传感系统是智能电网中的关键环节。

目前电网所采用的传感设备主要为电类传感器，输入输出信号均为电信号，如电压传感器可分为电阻分压器、电容分压器、电磁式电压互感器、电容式电压互感器以及霍尔电压传感器等，电流传感器分为分流器、电磁式电流互感器以及电子式电流互感器等。在复杂电磁环境或长距离传输情况下，电类传感器的信号采集与传输将变得困难；且传感部分均为有源器件，操作性和安全性都比较差，在高电压电流线路中为满足绝缘要求，需要复杂的工艺手段。此外，传统电类传感器需要耦合进待测系统中，其准确性会受到电压电流水平、频率波动、负载波动、剩磁、地磁感应电流等多种因素的影响。

随着光纤制造工艺的发展，人们开始探索尝试利用介质的磁光效应即Faraday效应来替代电磁感应原理来进行电流的测量。目前大部分的光纤电流传感器是利用Faraday效应实现传感，并利用光纤完成信息传输的电流测量装置。受到光纤双折射等因素的影响，目前光纤电流电压传感器在可靠性、稳定性与测量精度等方面均有待提高，且仅限于测量直流信号，成熟的实用化的产品很少，大部分都停留在实验室的原理样机阶段。

由此可见，现有技术存在安全性差、抗干扰能力差、准确性不高、可靠性差且仅限于测量直流信号的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种反射型强度调制多芯光纤电流传感系统，由此解决现有技术存在安全性差、抗干扰能力差、准确性不高、可靠性差且仅限于测量直流信号的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种反射型强度调制多芯光纤电流传感系统，包括：

光信号发射模块、光信号调制模块、多芯光纤耦合器、多芯光纤、电磁敏感复合材料、光电探测器和电信号处理模块；

多芯光纤耦合器包括N个单芯并行支路，所述多芯光纤包括N个纤芯，N≥2；

光信号发射模块的输出端通过光信号调制模块与多芯光纤耦合器的n个单芯并行支路连接，1≤n＜N；

多芯光纤耦合器的其它(N-n)个单芯并行支路通过所述光电探测器与所述电信号处理模块的输入端相连；

多芯光纤的一端与所述多芯光纤耦合器的一端相连，多芯光纤的另一端与电磁敏感复合材料的反射面保持一定距离，所述电磁敏感复合材料连接在待测电力系统中。

进一步的，电磁敏感复合材料接收待测电力系统的直流电信号产生固定位移，接收待测电力系统的交流信号产生同频率的机械振动，电磁敏感复合材料与多芯光纤端面距离小于10mm，夹角小于5°。