[发明专利]一种高压直流光学谐波测量装置

权利要求书

1.一种高压直流光学谐波测量装置，包括双光路光纤敏感环、第一光学组件、第二光学组件、第一信号处理电路、第二信号处理电路、第一控制监测电路、第二控制监测电路、合并单元；其特征在于：

所述双光路光纤敏感环套设在直流载流导体上，双光路光纤敏感环两路谐波电流输出数据分别通过两根保偏光缆连接到第一光学组件和第二光学组件的输入端；

所述第一光学组件的输出端与第一信号处理电路的输入端相连，所述第二光学组件的输出端与第二信号处理电路的输入端相连；

第一信号处理电路、第二信号处理电路的输出端数据分别连接至合并单元的输入端；

第一控制监测电路与第一信号处理电路相连，第二控制监测电路与第二信号处理电路相连；

所述第一光学组件 和第二光学组件结构一致，作为两套单独的光学组件分别连接第一信号处理电路和第二信号处理电路；

双光路光纤敏感环两路谐波电流输出分别为4kHz和50kHz不同的采样率谐波电流输出，即50kHz采样率谐波电流输出连接至第二信号处理电路，4kHz采样率谐波电流输出连接至第一信号处理电路；

所述的第一光学组件包括光源、耦合器、起偏器、相位调制器、延迟环、探测器，光源发出的光经过耦合器，由起偏器起偏，变为线偏振光，起偏器的尾纤与相位调制器的尾纤以45º角熔接，相位调制器的另一端与延迟环连接，延迟环与保偏光缆连接，探测器与耦合器连接，探测器采集光干涉强度信号并转换成电信号上传至光电信息接收模块；

线偏振光分别沿保偏光缆的 X 轴和 Y 轴传输，这两个正交模式的线偏振光经过λ/4波片后，分别变为左旋和右旋圆偏振光，进入双光路光纤敏感环中传播；载流导线中传输的交变电流产生磁场，在双光路光纤敏感环中产生 Faraday 磁光效应，使这两束圆偏振光的相位差发生变化并以不同的速度传输，在镜面处反射后，两束圆偏振光的偏振模式互换，再次通过双光路光纤敏感环，并经历Faraday 效应使两束光产生的相位差加倍，两束光在起偏器处发生干涉，携带相位信息的光由耦合器进入探测器；

所述第一信号处理电路对通过第一光学组件所获得光电信息进行调制解调，并利用外部数字斜波调制信号与调制方波在加法器中累加，形成数字阶梯波，并进行D/A转换形成模拟阶梯波调制信号，动态调节相位调制器的电压进而校正偏振光的相位差，实现闭环调制。

2.根据权利要求1所述的高压直流光学谐波测量装置，其特征在于：

在第一信号处理电路4kHz通道增加前置滤波环节，所述前置滤波环节为高频滤波电路。

3.根据权利要求1或2所述的高压直流光学谐波测量装置，其特征在于：

所述第一信号处理电路对通过第一光学组件所获得光电信息进行调制解调，通过监控关键电气指标，所述关键电气指标包括光源驱动电流、光源SLD温度、光源SLD温控电流、调制器半波电压、探测器光功率、外部环境温度，确定所述谐波测量装置运行状态；同时通过高频滤波电路得到4kHz采样率的低次谐波信号，然后传输至合并单元。

4.根据权利要求3所述的高压直流光学谐波测量装置，其特征在于：

所述第二信号处理电路对通过第二光学组件所获得光电信息进行调制解调，输出所需的50kHz谐波量信息，同时利用高速ADC的采样，得到50kHz采样率的高次谐波信号，然后传送至合并单元。

5.根据权利要求4所述的高压直流光学谐波测量装置，其特征在于：

所述第一信号处理电路和第二信号处理电路分别与第一控制监测电路和第二控制监测电路相连；

第一控制监测电路和第二控制监测电路从对应相连的第一信号处理电路和第二信号处理电路采集状态量信息，所述状态量信息包括光源驱动电流、光源SLD温度、光源SLD温控电流、调制器半波电压、探测器光功率、外部环境温度；然后根据状态量信息向对应的信号处理电路输出调节参数量，调节参数量包括：光源驱动电流、谐波电流的比例系数、半波电压、PID参量、采样频率。