[发明专利]全光纤电流互感器用1/4波片相位延迟自动测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种全光纤电流互感器用1/4波片相位延迟自动测试装置及方法。其中，该装置包括：宽谱光源，其与第一耦合器相连；第一耦合器的一支输出尾纤通过马赫曾德干涉参考相位臂与第二耦合器的一支输入尾纤相熔接；第一耦合器的另一支输出尾纤与待测1/4波片的一端以45°对轴熔接，待测1/4波片的另一端与第二耦合器的另一支输入尾纤以45°对轴熔接；所述待测1/4波片及与其相连接的熔点均放置于温度可调节且能保持稳定的空间内；第一耦合器输出的两束光在经过不同的相位延迟后进入第二耦合器，并在第二耦合器中发生干涉；发生干涉后的光经第二耦合器的两输出尾纤分别输出至相应探测器中，由探测器传送至处理器中求解出当前温度下1/4波片的相位延迟。

技术领域

本发明属于光纤电流互感器领域，尤其涉及一种全光纤电流互感器用1/4波片相位延迟自动测试装置及方法。

背景技术

互感器是监测电网运行状态的重要设备，变电站中测量、监控和保护控制依靠它来获得测量、计量、保护所需的电流、电压等信息。传统电磁式互感器存在电气绝缘薄弱、体积笨重、动态范围小、铁磁谐振过电压等问题，以在大范围内保持一定的精度和线性度。随着数字化变电站智能电网的不断发展推进，全光纤电流互感器凭借其区别于传统电磁式互感器的独特优势，越来越受到智能化电网建设的青睐。但目前制约全光纤电流互感器进一步大规模应用的主要因素是其长期运行精度稳定性差，其中在-40～60℃温度范围全光纤电流互感器的精度偏差难以满足要求，对温度比较敏感的1/4波片作为全光纤电流互感器的关键组成部分，其相位延迟的准确测量将会对全光纤电流互感器的性能提升有重要影响。

在理想情况下，1/4波片的相位延迟为90°，温度变化时，1/4波片的相位延迟角度也会发生变化，这会造成全光纤电流互感器的比例因子变化，进而影响系统的精度和稳定性。利用光纤1/4波片的温度特性也可以实现对传感光纤Verdet 系数的在线补偿，要实现该技术，有必要对光纤1/4波片在不同温度下的相位延迟进行测试。

目前，国内大多采用光强法用分立器件测量晶体波片的相位延迟，需要旋转测量，但是全光纤电流互感器的1/4波片长度仅为1mm左右，很难用分离器件旋转测量。同时对于1/4波片相位误差的温度特性也基本上是根据理论推倒，没有可靠准确的测试装置及方法，无法建立更加准确的误差模型，从而影响到全光纤电流互感器的性能提升。

发明内容

为了解决目前光纤1/4波片相位延迟的测试还没有实际可行的方法，无法建立与传感光纤Verdet系数互补偿的准确温度模型的问题，本发明提出了一种全光纤电流互感器用1/4波片相位延迟自动测试装置，其能够自动化测试1/4波片的相位延迟。

本发明的一种全光纤电流互感器用1/4波片相位延迟自动测试装置，包括：

宽谱光源，其与第一耦合器相连；第一耦合器的一支输出尾纤通过马赫曾德干涉参考相位臂与第二耦合器的一支输入尾纤相熔接；第一耦合器的另一支输出尾纤与待测1/4波片的一端以45°对轴熔接，待测1/4波片的另一端与第二耦合器的另一支输入尾纤以45°对轴熔接；所述待测1/4波片及与其相连接的熔点均放置于温度可调节且能保持稳定的空间内；

第一耦合器输出的两束光在经过不同的相位延迟后进入第二耦合器，并在第二耦合器中发生干涉；发生干涉后的光经第二耦合器的两输出尾纤分别输出至相应探测器中，由探测器传送至处理器中求解出当前温度下1/4波片的相位延迟。

进一步地，待测1/4波片的相位延迟φ_1/4波片为：

其中，T_out1和T_out2分别是第二耦合器的两个输出端口的透射系数；E_in是宽谱光源的输出场强；I_out1和I_out2分别是第二耦合器的两个输出端口光强。

进一步的，所述处理器还被配置为：