[发明专利]闭环解调全光纤电流互感器及其大电流波形跳变问题解决方法

权利要求书

1.一种闭环解调全光纤电流互感器，其特征在于，包括全光纤电流互感器和闭环解调装置；所述全光纤电流互感器包括光源发生器、耦合器、起偏器、相位调制器、保偏光纤、1/4波片、传感光纤和反射镜；所述闭环解调装置包括探测器、A/D转换器、信号处理单元和D/A转换器；光源发生器发射的光经耦合器输入偏振器，形成线偏振光，偏振器与相位调制器呈45°角熔接，线偏振光经相位调制器以45°注入保偏光纤后，分成两束正交的线偏振光并分别沿保偏光纤的快、慢轴传输，两束线偏振光经1/4波片分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光后，进入围绕在被测电流周围的传感光纤，经设置在传感光纤末端的反射镜反射后互换偏振模式，再次穿过传感光纤到达1/4波片，两束圆偏振光经1/4波片恢复为两束线偏振光，这两束线偏振光依次经保偏光纤、相位调制器到达起偏器，并在起偏器处发生干涉，最后经耦合器输出携带相位信息的光；探测器采集耦合器输出的光并转换为电信号，该电信号经A/D转换器进行模数转换后传输至信号处理单元，信号处理单元根据接收的数字信号解调出被测电流信息，信号处理单元输出方波调制数字信号，该方波调制数字信号经D/A转换器进行数模转化后输入相位调制器，从而在保偏光纤中引入非互易的90°相位偏置，信号处理单元输出阶梯波调制数字信号，该阶梯波调制数字信号经D/A转换器进行数模转化后输入相位调制器，从而在保偏光纤中引入反馈补偿相移，实现闭环检测。

2.基于权利要求1所述闭环解调全光纤电流互感器的大电流波形跳变问题的解决方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)探测器接收携带相位信息的光信号，并计算P_D-＝P_D1-P_D2，其中P_D1为信号正半周采样值，P_D2为信号负半周采样值；

(2)计算P′_D-＝P_D--P_B，其中P_B为直流偏置；

(3)信号处理单元调节阶梯波调制相位φ_l，使得P′_D-＝0，并测得此时的φ_l值；

(4)根据φ_l值进行如下调节：

若φ_l＞π/2时，令φ_l＝φ_l-Δφ，引入的-Δφ相移产生直流偏置P_B1，令P_B＝P_B-P_B1返回步骤(2)；

若φ_l＜-π/2时，令φ_l＝φ_l+Δφ，引入的相移Δφ产生直流偏置P_B2，令P_B＝P_B-P_B2返回步骤(2)；

否则转入步骤(5)；

其中，Δφ值根据实际需求调整。

(5)信号处理单元解调输出阶梯波调制相位φ_l，计算被测电流。

3.基于权利要求1所述闭环解调全光纤电流互感器的大电流波形跳变问题的解决方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)探测器接收携带相位信息的光信号，计算P_D-＝P_D1-P_D2、P_D+＝P_D1+P_D2以及其中P_D1为信号正半周采样值，P_D2为信号负半周采样值；

(b)根据P_D+＝P₀，信号处理单元控制光源发生器的驱动单元，保证光源发生器输入耦合器的功率稳定；其中P₀为光源发生器的输出功率；

(c)根据P′_D＝δsin(φ_l)+(1-δ)sin(4VNI-φ_l)，当I＝0时，控制φ_l＝π/2，则P′_D＝2δ-1，根据P′_D值求出δ值；其中V为传感光纤的费德尔常数，N为传感光纤匝数，I为被测电流，φ_l为阶梯波调制相位，δ为等效误差系数；

(d)减去P′_D中的误差项δsin(φ_l)，即令从而解调出φ_l；

(e)信号处理单元输出阶梯波调制相位φ_l，计算被测电流。