[发明专利]温度补偿的磁光电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度补偿的磁光电流传感器，属于电气测量技术领域。

背景技术

在电力系统中，随着电网电压的不断提高和智能电网的发展需求，对输变电线路的电压、电流、功率、温度等参数的监测尤为重要。传统的电磁式传感器因绝缘性差、结构复杂、成本高昂等原因，越来越不能满足要求。为此，全光高压电流传感器成为研究的热点之一，许多国内外的厂商都已推出各自的产品。磁光电流传感器相较于传统电流传感器具有安全性高、精度高、测量范围广等众多的优点，但是至今在实际应用中并未得到充分的推广，原因在于目前的光学电流传感器，受温度、时间、位置、外磁场等诸多因素的影响，导致传感器精度难以满足要求，而大电流、超大电流的测量往往在十分恶劣的环境下进行，这就导致温度对传感器的影响尤为突出，严重影响电流测量的精度和准确性。

磁光电流传感器的原理：光束通过磁光晶体时，在磁场的影响下由于法拉第效应，光场的偏振态会发生旋转。当电流产生的磁场平行于光束时，旋转的角度为：

其中V是磁光晶体的费尔德常数，B为电流产生磁场的磁感应强度，L为磁光晶体的长度。

将光束通过起偏器得到线偏振光；再通过磁光晶体，在磁场的影响下，光束偏振方向发生旋转；用检偏器检测偏振方向旋转角，即可测量出磁场的大小。由于电流的磁效应会产生磁场，通过测量磁场的大小可计算出相应的电流大小。

因为磁光晶体的费尔德常数大小与温度成反比，所以在环境温度变化较大时，测量结果会有一定误差。

申请号为cn201010508343.0的中国专利提供了一种固有温度补偿的光纤电流传感器方法。该方法利用磁场作用下，法拉第效应导致的右和左旋光波在光纤中传播具有不同的相位速度，通过测量磁场的大小计算出相应的电流大小。固有温度补偿的方法利用了产生正偏振光的光纤延迟器的温度依赖性。为了进行温度补偿，在不同温度下，该延迟设置到与常规90°延迟相差一个非零量的适当值，抵消费尔德常数随温度变化造成的影响。

该固有补偿的方法消除了对于额外温度传感器的需要，但是进行温度补偿的光纤延迟器的合适的延迟量十分重要，需要在制造延迟器时进行精细的调节，制造难度较大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种测量精度高的温度补偿的磁光电流传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种温度补偿的磁光电流传感器，包括磁光电流传感器系统和数据处理系统，所述磁光电流传感器系统由光源、对光源的输出光具有单向透过性的光纤隔离器、光纤分束器、用于反射光源的一部分温度相关的窄带光谱而其他光谱透过的光纤光栅和磁光电流传感头构成，所述磁光电流传感头由起偏器、磁光材料、检偏器和光纤准直器构成，所述光源位于最前端，其后依次排列有光纤隔离器、光纤分束器、光纤光栅、起偏器、磁光材料、检偏器和光纤准直器，所述数据处理系统由温度信号探测器、电流信号探测器和解调器构成，所述温度信号探测器的输入端与光纤分束器的输出端相连接，所述电流信号探测器的输入端与光纤准直器的尾纤输出端相连接，所述温度信号探测器、电流信号探测器的输出端分别与解调器的输入端电连接。

所述光源的输出光功率、波长范围稳定且偏振无关。

所述光纤分束器为1×2光纤分束器，其分束比为1：1。

所述磁光材料具有较大费尔德常数。

所述检偏器的透射偏振方向与起偏器起振方向夹角为45°。

光纤光栅对应的中心波长处于光源的光谱范围中。

有益效果：本温度补偿的磁光电流传感器，挂网方便且抗干扰性强；同时测量温度和电流信息，利用光纤光栅测量环境温度，补偿对电流测量结果作温度修正，增强了磁光电流传感器的温度稳定性，提高了磁光电流传感器在恶劣温度环境下的精确度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的优选实施例的结构示意图。

具体实施方式