[发明专利]量子互感器及电流检测方法

说明书

本发明涉及量子精密测量技术领域，方案为一种量子互感器，包含前端、后端、绝缘子以及连接于前端与后端之间的传输线路，绝缘子包含用于安装传输线路的绝缘通道；本方案中量子互感器的结构设计中，将激励激光模块与固态自旋量子探头均设在前端，在检测时，激励激光模块跟随固态自旋量子探头移动，二者始终保持在近侧，因而激励激光传输至固态自旋量子探头的过程损耗极小，保证了自旋色心的激发效果，也保证了互感器的检测精度；同时本方案还在前端设有光电池模块，并在后端发射供能激光供其转化电能以为前端的用电模块供电；本方案还介绍了一种运用前述互感器进行电流检测的方案，尤其是高压以及超高压侧的电流检测。

技术领域

本发明涉及量子精密测量技术领域，具体涉及到一种量子互感器及其在电网高压侧使用的电流检测方法。

背景技术

固态自旋色心体系是实现量子精密测量的重要物理体系，以该体系中的金刚石NV色心为例，其在激光的泵浦下表现出较强的荧光，且该荧光强度与外界物理量规律性相关，因而可作为一种新型的传感核心，用于磁场、电场、温度等物理量的测量，固态自旋色心体系除了金刚石NV色心，还有硅空位色心、硼空位色心等。

但是现有基于固态自旋色心构建的量子互感器中，尤其是互感器的前端和后端相隔较远时（如电网高压侧电流检测，固态自旋量子探头在高压侧，激光模块在低压侧），那么激光模块产生的激励激光在光路传输过程会有较高的光损耗和扰动，这会导致固态自旋色心的激发效果变差，导致测量精度降低。

基于此，本发明设计了一种量子互感器及电流检测方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种可以减少激励激光损耗和扰动的量子互感器以及一种该互感器应用于电网高压侧的电流检测方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种量子互感器，包含前端、后端、绝缘件以及连接于前端与后端之间的传输线路，所述绝缘件包含用于安装传输线路的绝缘通道，所述后端包含供能激光模块以及处理单元，所述前端包含前端光路模块、光电池模块、激励激光模块以及若干固态自旋量子探头；

其中，所述供能激光模块用于输出供能激光，所述处理单元用于数据处理及分析；

其中，所述前端光路模块用于前端内各类光信号的调节及传输，所述光电池模块用于将供能激光转化为前端电能并为前端的用电器件供电，所述激励激光模块用于产生激励激光，所述固态自旋量子探头用于感知外界环境并在激励激光的作用下产生反馈荧光。

进一步的，用于从激励激光模块向固态自旋量子探头传输激励激光的光路长度不大于5m。

进一步的，所述供能激光的波长区间为800~1100nm。

进一步的，所述前端还包含微波模块，所述微波模块用于输出作用于固态自旋量子探头的激励微波。

进一步的，所述前端还包含光回收模块，所述光回收模块用于回收前端内的无用光信号并通过光电池模块将其转化为前端电能。

进一步的，所述传输线路包含一光纤，在前端与后端二者之间传输的光信号均通过此光纤进行传输。

进一步的，所述处理单元包含光电探测模块和主机，所述光电探测模块用于采集反馈荧光并转化为电信号输出，所述主机对光电探测模块输出的电信号进行处理分析。

进一步的，所述处理单元包含光接收机以及主机，所述前端还包含光电探测模块以及光发送机，所述光电探测模块用于采集反馈荧光并转化为电信号输出，所述光发送机用于根据光电探测模块输出的电信号生成对应的调制光信号，所述光接收机用于接收并解调调制光信号，所述主机用于对光接收机解调输出的信号进行处理分析。

进一步的，所述固态自旋量子探头具备2n个探测位，且所有探测位均匀分布在一虚拟圆周上。