[其他]一种用来对借助法拉第效应测量交变电流的仪器的比例因子进行校正的方法

说明书

本发明涉及测量交变电流，特别适用于用来输电和配电的电网，这里使用法拉第效应（它依靠光波），从而不需要将测量电路中的电导体放得极靠近高电压区。

法拉第效应是一种磁-光效应，它是电磁波和存在于磁场中的介质材料之间相互作用产生的。

当某些材料介质受到沿电磁波相同方向的磁场作用时）就呈现旋光性，其表现形式是具有感应的不可逆的圆双折射，即在该介质中右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的传播速度不同。

为了测量电流而实现法拉第效应，一般用两种方法。一种是借助线偏振光波，它可以被看成是两个圆片振光波之和，其中一个具有右旋偏振，另一个具有左旋偏振，而沿偏振方向的相移由测量技术或者测量干涉技术来测量;另一种是用沿相反方向传播的光波，这两束光波具有同样的沿左旋或右旋方向的圆偏振，而其相移则由通常所称的赛格耐克（Sagnic）干涉技术测量。

在这两种情况下，即一束线偏振光波或两束沿相反方向传播的圆偏振光波，由法拉第效应造成的相移角δφ，正比于被测电流I的瞬时值，而比例因子K1在这里被称作法拉第效应的效应因子：

δφ＝Kl    I＝aVNI

式中，对线偏振光束说，a＝1，而对于沿相反方向传播的圆偏振光，a＝2，V是费尔德常数，N是指光波绕载有被测电流的导体所走过的圈数。

干涉技术应用光波之间的拍频数，在光电探测器的输出中产生一个信号，这个信号是被测瞬时电流的余弦函数，因为它正比于由两束光波迭加所产生的光功率P，其表示式为：

P＝P1+P2+2P1.P2]]>cosδφ

（式中，P1和P2分别为两束光波的光功率），换句话说：

P＝P1+P2+2P1.P2]]>cos klI

这个输出信号一般可以写成：

k0+k2′cos    klI

式中，K0是个常数，K2′个一个称为比例因子的系数。这导致它在小电流范围具有零灵敏度的变化律，实际上要在这个范围寻求最高的精度。为了避免这种缺点，人们已作出努力，以期改变干涉条件来获得服从正弦定律的输出信号。

详细地说，可以参考申请号为FR-A-2461956的法国专利，该专利描述了用法拉第效应测量电流的仪器和用赛格耐克干涉仪实现的情况，该干涉仪的输出信号具有一个成分，该成分的振幅是被测电流瞬时值的正弦函数。该输出信号的这种性质，是靠对沿干涉仪回路以相反方向传播的光波之间的相移角进行调制来获得的，因此在干涉仪中产生了双折射现象，这种双折射可以是不可逆的（通过对流经次级线圈的电流调制），或者是可逆的，但是在干涉仪回路的谐振频率（被称作干涉仪的固有频率）的一半处产生脉动，以便产生瞬时相位差，这种相位差是由光弹性效应或声弹性效应所致，但在两束沿相反方向传播的光波中其大小相等符号相反。

这些双折射现象（不管它们可逆与否）的迭加具有以下效应，即它将由离开干涉仪的两束光波所给出的光功率的表示式加以变换，表示式如下：

P＝P1+P2+P1.P2]]>cos[δΦ+2αcos（2πft+β）]

这个光功率的频谱成分丰富，特别是它含有：直射部分;

调制频率为f的成分，它与sin    δφ成正比，并在小电流范围具有最大变化;

具有两倍调制频率f的成分，它与cos    δφ成正比，并可用被测电流来抵销。

干涉仪输出信号中的频率为f的成分，与其它成分分开，然后被同步解调，以便产生如下形式的信号：

K2sin（K1    I）

式中，K2是一个新的比例因子。和前面的比例因子K2′一样，这个比例因子K2也有缺点，即对测量链中各种成分的变化敏感，特别对光源发出的光功率的变化敏感，而这个光源给出的光束用来导出沿干涉仪回路以相反方向传播的两光束，因此造成测量相当不准确。