[发明专利]基于单光路激发多量子点技术的量子电流互感器

说明书

本发明涉及电流互感器技术领域，方案为一种基于单光路激发多量子点技术的量子电流互感器，包括有外壳、光纤量子传感器以及量子检测系统：所述光纤量子传感器包含一传感光纤，所述传感光纤上间隔分布有若干组金刚石NV色心；所述外壳包含一环形腔，所述传感光纤环绕安装在环形腔内，且所有金刚石NV色心距离环形腔的中心轴的距离一致；所述传感光纤的一端与量子检测系统连接；本发明可利用单光路对多个金刚石NV色心进行激发以及反馈信号采集，其不仅能够完成多处测量的功能，还使得传感器内线路简单，使得设备小型化设计更简单，且容易在环形腔内增加探测点数量，提高测量准确度。

技术领域

本发明涉及电流互感器技术领域，具体涉及到一种基于单光路激发多量子点技术的量子电流互感器。

背景技术

在近年来以光纤为传感元件的测量技术已成为目前传感技术中的研究热点。随着各种光纤器件的大量涌现，使用光纤及光纤器件来进行磁场、温度等传感的方法越来越受到人们的广泛关注。现有技术中光纤-量子点结合的传感技术不在少数，其中，利用光纤-量子点结合技术进行负载电流的测量是现今热门的一个研究方向。

公开号为CN110174542A的中国专利中提到了一种基于量子精密测量的高电压电流互感器，属于电流的精密测量技术领域。高电压电流互感器包括：多个量子传感器，用于测量被测载流导体周围的磁场强度，量子传感器的数量为4的倍数，均布于以所述载流导体的中心轴为圆心、预定长度为半径的虚拟圆周上；绝缘腔，设置于所述载流导体和所述量子传感器之间，填充有用于避免电容效应的绝缘气体；量子检测系统，分别通过传感光纤、输出线与每个所述量子传感器连接，用于通过所述量子传感器获取所述载流导体周围的磁场强度，并根据所述磁场强度计算所述载流导体的电流；套管绝缘层，用于支撑和保护所述传感光纤、所述输出线，所述套管绝缘层和所述传感光纤、所述输出线之间设置有所述绝缘腔。

上述技术运用量子传感器测量通电导体周围磁场大小，进而通过毕奥-萨伐尔定律计算出通电导体内电流的数值，但是该电流互感器使用了多个光纤量子传感器，每个光纤量子传感器均通过单独的连接线与量子检测系统连接，这使得传感器结构内部的线路繁杂，且线路之间容易相互干扰，互感器难以做到小型化。

基于此，本发明设计了一种基于单光路激发多量子点技术的量子电流互感器，以解决上述问题。

发明内容

本发明提出了一种基于单光路激发多量子点技术的量子电流互感器，以克服现有的电流互感装置的缺陷，更加精确地测量电流。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于单光路激发多量子点技术的量子电流互感器，包括有外壳、光纤量子传感器以及量子检测系统：

所述光纤量子传感器包含一传感光纤，所述传感光纤上间隔分布有若干组金刚石NV色心；

所述外壳包含一环形腔，所述传感光纤环绕安装在环形腔内，且所有金刚石NV色心距离环形腔的中心轴的距离一致；

所述传感光纤的一端与量子检测系统连接。

优选的，所述量子检测系统包含激光源、声光调制器、双色片、滤波片、光电探测器、终端以及光纤耦合器，所述光纤耦合器与传感光纤连接，所述激光源产生触发激光，触发激光经过声光调制器调制为脉冲光，脉冲光经双色片反射后再经光纤耦合器进入传感光纤中，金刚石NV色心受激产生荧光信号，部分荧光信号沿着原光路返回，穿过双色片以及滤波片后被光电探测器采集，最终由终端对采集的荧光信号进行分析计算。

优选的，所述光纤量子传感器还包含微波传输线，所述微波传输线在每个金刚石NV色心处绕成微波线圈，所述量子检测系统还包含微波发生单元，所述微波发生单元与微波传输线连接。

优选的，所述外壳包括圆筒体，所述圆筒体的一端开口，另一端中部开设有导体通道口，所述导体通道口的里侧设置有绕线筒，所述绕线筒的表面分布有若干组定位卡件，从绕线筒的端面视角看，所有定位卡件均布在同一圆周上。