[发明专利]一种监测磁场和温度的双参量光纤传感装置及实现方法

说明书

本发明专利提供了一种监测磁场和温度的双参量光纤传感装置，它包括ASE光源（1）、光纤耦合器（2）、传感单元（3）、待测磁场模块（4）、磁化器（5）、光电转换器（6）、信号处理模块（7）。本发明专利通过光纤进行传感，利用法珀腔原理，使ASE光源发出的光在法珀腔中产生干涉光谱，通过对干涉光谱的检测，测量磁场和温度，并且通过信号处理模块，实现数字输出，达到可以在计算机上显示的目的。本发明降低了传感单元的尺寸，增加了传感的灵敏度，降低了不同参量的交叉影响，实现了同时监测磁场和温度的目的。同时可以在主机上输出，实现了对磁场和温度的实时监测。

技术领域

本发明属于电力系统监测领域，具体涉及一种监测磁场和温度的双参量光纤传感装置。

背景技术

目前，电力系统的发展逐渐完善，电力系统的监测装置也随之越来越完善，其中在电力系统中，磁场和温度都会对电力设备具有十分高的影响，对电力设备的磁场和温度监测十分重要。目前，采用光学方法实现对磁场、温度监测的装置和方法有很多。

例如T. Liu等人（T. Liu, C. Zhang, S. Wang, J. Jiang, K. Liu, X. Zhang,X. Wang, Simultaneous Measurement of Pressure and Temperature Based onAdjustable Line Scanning Polarized Low-Coherence Interferometry WithCompensation Plate，IEEE Photonics Journal, 2018, 10(4), 1-9.）提出了一种基于法珀腔原理的测量温度和压力的光学传感装置，通过双法珀腔的设计，实现了两个参量的测量；H. Zhao等人（H. Zhao，F. Sun，Y. Yang，G. Cao, and K. Sun, A noveltemperature-compensated method for FBG-GMM current sensor，OpticsCommunications, 2013, 308: 64-69.）提出了一种基于FBG-GMM的电流互感器，利用巨磁致伸缩材料的伸缩性改变光栅距离，通过测量光波长的偏移测量电流，此装置消除互感器温度的影响；W. Li等人（W. Li, Y. Yuan, J. Yang, L. Yuan, In-fiber integratedhigh sensitivity temperature sensor based on long Fabry-Perot resonator,Optics Express, 2019, 27(10): 14675-14683.）提出了一种用两根涂有金膜的单模光纤熔接成法珀腔，通过法珀腔长度的变化，进行温度的测量；Z. Ding等人（Z. Ding, Y. Du,T. Liu, K. Liu, B. Feng, J. Jiang, Distributed optical fiber current sensorbased on magnetostriction in OFDR, IEEE Photonics Technology Letters, 2015,27(19), 2055-2058.）提出了磁致伸缩Fe-Co-V合金附着在单模光纤上，电流产生磁场变化时薄膜发生应变变化，通过测量OFDR的RBS谱移测量应变变化，进而进行电流测量； M.Yang等人（M. Yang, J. Dai, C. Zhou, D. Jiang, Optical fiber magnetic fieldsensors with TbDyFe magnetostrictive thin films as sensing materials. Opticsexpress, 2009, 17(23), 20777-20782.）提出了一种以TbDyFe磁致伸缩薄膜作为传感材料的光纤磁场传感器，将TbDyFe磁致伸缩薄膜采用磁控溅射工艺沉积在光纤布拉格光栅（FBG）上，当磁场变化时，薄膜发生伸缩，改变光栅之间的距离，测量光波的偏移来测量磁场。