[发明专利]一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置与方法

权利要求书

1.一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置，其特征在于，包括：

激光器（1），发射一定强度的光；

量子电流传感器（3），部分接入输电线路中，接收激光器（1）的光，输出透射光；

信息处理及显示模块（5），接收透射光并计算显示输电线路中的电流值；

光纤（2），连接激光器（1）与量子电流传感器（3）以及连接量子电流传感器（3）和信息处理及显示模块（5）；

所述的量子电流传感器（3）外设置有输电外形结构（4），输电外形结构（4）与输电线路连接；所述的输电外形结构（4）采用双层螺线管结构，两层的中心重合；外层长度为185mm~195mm;内层长度为175mm~185mm; 连接处以8mm直径的半圆进行反绕。

2.根据权利要求1所述的一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置，其特征在于，所述的量子电流传感器（3）包括若干的透镜（6）、原子气室（7）、偏振线圈（8）、射频线圈（9）和圆筒形外壳；圆筒形外壳内壁布置有射频线圈（9），圆筒形外壳外壁布置有偏振线圈（8）；原子气室（7）设置在圆筒形外壳中，原子气室的两侧分别设置有透镜（6）。

3.根据权利要求2所述的一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置，其特征在于，所述的透镜（6）包括第一直准透镜（61）、第二直准透镜（62）、线偏振片（63）和圆偏振片（64）；第一直准透镜（61）、线偏振片（63）和圆偏振片（64）依次设置在原子气室（7）入射侧，第二直准透镜（62）设置在原子气室（7）的出射侧。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置，其特征在于，所述的量子电流传感器（3）与输电外形结构（4）之间的空隙处填充环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置，其特征在于，所述的信息处理及显示模块包括：

接收部（51），接收量子电流传感器（3）输出的透射光；

信息处理部（52），根据接收到的透射光的透射光强计算并记录输电线路的电流；

显示部（53），显示计算得到的电流值。

6.一种基于量子电磁效应的电流高精度测量方法，采用权利要求1~5中任意一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置，包括以下步骤：

S1：完成测量装置的安装、调试与校零；

S2：开始电流测量；信息处理及显示模块（5）接收量子电流传感器（3）通过光纤（2）输出的透射光，根据透射光强依次计算射频场频率、磁场值；通过磁场值计输电线路中的电流值。

7.根据权利要求6所述的一种基于量子电磁效应的电流高精度测量方法，其特征在于，所述的步骤S2包括以下步骤：

S21：接收部（51）接收量子电流传感器（3）通过光纤（2）输出的透射光，并将透射光的透射光强数据传输给信息处理部（52）；

S22：信息处理部（52），将透射光强转变为电压值，根据电压值获取射频场频率的频移量，计算公式如下：

其中，Y为电压值，X为射频场频率，是圆周率，为光谱线宽，为频移量；

S23：根据射场频率的频移量计算得到磁场值，计算公式如下：

其中，为旋磁比，B为磁感应强度；

S24：根据磁场值计算得到输电电路的电流值，计算公式如下：

其中，为真空磁导率，I为输电线路中的电流大小，R为空间某点到输电线路的距离。

8.根据权利要求6或7所述的一种基于量子电磁效应的电流高精度测量方法，其特征在于，对于双层螺旋管结构的磁场计算为内外层螺线管磁场抵消后的磁场值，计算公式为：

其中，为内层螺线管长度， 为内层螺线管半径， 为外层螺线管长度， 为外层螺线管半径。