[发明专利]一种具有温度自动跟踪功能的光纤光栅电流互感器及温度自动跟踪方法

权利要求书

1.一种具有温度自动跟踪功能的光纤光栅电流互感器，其特征在于，它包括DFB激光器(1)、耦合器(2)、光电放大器(3)、FPGA采集调节模块(4)、D/A转换器(5)和激光器温控电路(6)，

DFB激光器(1)发射的激光经耦合器(2)入射至光纤光栅中，光纤光栅反射出来的光束经耦合器(2)输出至光电放大器(3)，光电放大器(3)将输入的光信号转换成电信号并输出给FPGA采集调节模块(4)，FPGA采集调节模块(4)的反馈调节信号输出端与D/A转换器(5)的数字信号输入端相连，D/A转换器(5)的模拟信号输出端与激光器温控电路(6)的输入端相连，激光器温控电路(6)的输出端与DFB激光器(1)的温度控制端相连。

2.根据权利要求1所述一种具有温度自动跟踪功能的光纤光栅电流互感器，其特征在于，它还包括激光器驱动电路(7)，激光器驱动电路(7)用于驱动DFB激光器(1)工作。

3.根据权利要求1所述一种具有温度自动跟踪功能的光纤光栅电流互感器，其特征在于，它还包括示波器(8)，光电放大器(3)显示输出端与示波器(8)的显示输入端相连。

4.根据权利要求1所述一种具有温度自动跟踪功能的光纤光栅电流互感器，其特征在于，激光器温控电路(6)选用LTC1923专用温度控制芯片来实现。

5.根据权利要求1所述一种具有温度自动跟踪功能的光纤光栅电流互感器，其特征在于，FPGA采集调节模块(4)内部构建有数据采集卡(4-1)、低通滤波器(4-2)和PID调节模块(4-3)，

数据采集卡(4-1)采集光电放大器(3)输出的电信号，数据采集卡(4-1)的输出端与低通滤波器(4-2)输入端相连，低通滤波器(4-2)的输出端与PID调节模块(4-3)的输入端相连，PID调节模块(4-3)输出反馈调节信号。

6.根据权利要求5所述一种具有温度自动跟踪功能的光纤光栅电流互感器，数据采集卡(4-1)选用型号为AD7202的数据采集卡。

7.基于权利要求5所述一种具有温度自动跟踪功能的光纤光栅电流互感器的温度自动跟踪方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、DFB激光器(1)发射的激光经耦合器(2)入射至光纤光栅中，光纤光栅反射出来的光束经耦合器(2)输出至光电放大器(3)，由光电放大器(3)将输入的光信号转换成电信号并放大输出；

步骤二、FPGA采集调节模块(4)中的数据采集卡(4-1)采集放大后的电信号，所述放大后的电信号包括交流分量和直流分量；

步骤三、低通滤波器(4-2)滤除所述放大后的电信号的交流分量，输出直流分量；

步骤四、PID调节模块(4-3)根据设定的静态工作点电压及步骤三获取的直流分量获得DFB激光器(1)的内部温度调节的数字量控制电压信号，

上述PID调节模块(4-3)获得数字量控制电压信号的过程为：

按公式

P(K)=KpE(k)+KIΣj=0kE(j)+KD[E(k)-E(k-1)],]]>

获得的数字量控制电压信号P(K)，

其中，K_p为比例系数，K_p＝2，

K_I为积分时间常数，K_I＝16，

K_D为微分时间常数，K_D＝36，

E(k)为第k次采集的直流分量与设定的静态工作点电压的偏差，k＝1，2，...，n，n为自然数，且大于5，E(k)采用公式

E(k)＝|u_k-U_T|，

获得，式中，u_k为第k次采集的直流分量，U_T为设定的静态工作点电压，U_T取3V～6V，E(k-1)为第k-1次采集的直流分量与设定的静态工作点电压的偏差，E(k-1)＝|u_k-1-U_T|，其中，u_k-1为第k-1次采集的直流分量，

E(j)为第j次采集的直流分量与设定的静态工作点电压的偏差，且j＝0，1，2，...，k，

所述数字量的控制电压信号P(K)由D/A转换器(5)转换为模拟量的电压信号，并通过激光器温控电路(6)输出温度控制信号来控制DFB激光器(1)的内部温度，使得DFB激光器(1)的中心波长随光纤光栅的波长同步漂移。

8.根据权利要求7所述光纤光栅电流互感器的温度自动跟踪方法，其特征在于，步骤四中设定的静态工作点电压U_T＝5V。