[发明专利]双向传输的光学电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别涉及双向传输的光学电流传感器。

背景技术

光学电流传感器具有绝缘性能优良、无暂态磁饱和、动态测量范围大、频率响应宽、抗电磁干扰能力强、体积小重量轻、易与数字设备接口等优点，特别适用于高电压大电流的测量，能够解决传统电磁式电流互感器难以克服的问题，因而在电力工业中具有广泛的应用前景。随着电力系统传输的电力容量越来越大，电压等级提高到超高压、甚高压，光学电流传感器更加显示出其独特的优越性。

光学电流传感器利用法拉第磁旋光效应进行测量，即作用在磁光介质上的外部磁场会使通过磁光介质的偏振光发生偏振面的旋转效应。迄今为止，在已发展的众多类型的光学电流传感器中，块状光学玻璃型电流传感器和全光纤型电流传感器较为成熟。全光纤型电流传感器因其传感部分采用光纤，为了避免光纤内部的线性双折射效应增大测量误差，需要使用高稳定度的保偏光纤，但此种光纤制造困难且价格昂贵，另外，λ/4光纤波片位相差误差的温度稳定性对测量准确度的影响也是制约全光纤型电流传感器发展的主要原因。与全光纤型相比，块状光学玻璃型电流传感器只利用光纤传光，传感则是利用磁光玻璃进行，由于光学玻璃的退火控制得一般比较好，经过退火后的光学玻璃内在双折射极小，所以此种光学电流传感器几乎不受线性双折射的影响，同时还具有磁光材料选择范围宽、结构简单、稳定性好、测量精度高和成本低等优势，因此必将成为光学电流传感器的发展主流。

以往采用双光路检测方法的块状光学玻璃型电流传感器，一般采用一进两出的光路结构，不但不易封装，而且当环境温度变化时，由光学器件之间材料的热膨胀系数不同所产生的内应力，会引起附加温度应力双折射，直接影响偏振光的偏转角度，导致难以消除的测量误差。而湿度对光学传感器的影响主要表现在外界水汽的渗入会腐蚀光学玻璃表面及膜层，造成长期运行后光通量的下降。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前块状光学玻璃型电流传感器一进两出的光路结构不易封装和对环境耐受性，即温度、湿度对系统性能产生的不利影响的问题，提供一种双向传输的光学电流传感器。

本发明的双向传输的光学电流传感器，它包括光学传感器、光源、第一探测器和第二探测器，它还包括耦合器模块；耦合器模块包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器；第一耦合器的第一端口的输入端连接光源的输出端，第一耦合器的第二端口的输出端连接第二耦合器的第二端口的输入端，第一耦合器的第三端口的输出端连接第三耦合器的第二端口的输入端；第二耦合器的第一端口的输入输出端与光学传感器的一个输入输出端连接，第三耦合器的第一端口的输入输出端与光学传感器的另一输入输出端连接；第二耦合器的第三端口的输出端连接第一探测器的输入端，第三耦合器的第三端口的输出端连接第二探测器的输入端。

所述的光学传感器包括第一光纤准直器、第二光纤准直器、磁光玻璃芯、玻璃套管和金属套管；玻璃套管是中空的；所述第二光纤准直器与第一光纤准直器结构相同；第一光纤准直器、磁光玻璃芯和第二光纤准直器从左到右依次排列套装固定在玻璃套管内，将装有第一光纤准直器、第二光纤准直器和磁光玻璃芯的玻璃套管封装在金属套管中。

本发明通过引入耦合器模块，实现了光信号的双向传输，使光学传感器的光路结构简化，便于封装。本发明通过引入金属套管对光学传感器实施密封提高了光学传感器对外界环境的耐受性。

附图说明

图1为本发明双向传输的光学电流传感器的模块示意图。

图2为光学传感器的结构示意图。

图3为光纤准直器的结构示意图。

图4为磁光玻璃芯的结构示意图。

图5为光信号沿正向传输时偏振方向的变化示意图。

图6为光信号沿反向传输时偏振方向的变化示意图。

具体实施方式