[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

说明书

技术领域

本发明涉及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，属于光电领域。 

背景技术

光纤电流互感器(Optical current transformer，OCT)是电流传感与监测领域中的新技术，对于电力计量与保护具有重要的意义。光纤电流互感器所表现出的无爆炸、无磁饱和、无滞后、体小质轻等优点，得到了许多研究者的认可和关注。目前广泛被关注的光纤电流互感器主要是基于法拉第磁光效应传感方案，这种传感方案受线性双折射问题的影响，同时也受环境温度因素的影响。光纤光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感技术是光纤传感中可靠性最高、实用性最强并可波分复用的传感技术。基于光纤光栅和超磁致伸缩材料(GMM)制成的光纤光栅电流互感器，可能成为光学电流互感器的新选择方案，光纤光栅和超磁致伸缩材料有较大的磁滞伸缩系数和较宽的频率响应范围，而FBG仅对应变和温度敏感，由导磁回路将导线电流产生的磁场导入GMM中，GMM在磁场作用下的应变由FBG感知并解调该信号将是该方案的技术路线。 

近年来，国内外很多学者关注了基于GMM-FBG的光纤电流互感器，有文献研究了直流磁场下，应用蒙乃尔合金与GMM具有相同的热膨胀系数这一事实消除温度的影响。也有研究者应用螺线管产生的磁场研究了GMM-FBG系统对磁场的强度响应及温度影响水平。国内也有应用匹配光栅方法解调FBG，剔除温度对FBG随温度漂移的影响。上述剔除温度影响方法需要额外配置光纤光栅，同时增加了系统的成本和结构的复杂性。 

发明内容

本发明目的是为了解决现有为剔除对FBG随温度漂移的影响，采用配置额外光纤光栅，这种方案增加了系统的成本和结构的复杂性的问题，提供了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。 

本发明所述一种具有温度自动跟踪功能的光纤光栅电流互感器，它包括DFB激光器、耦合器、光电放大器、FPGA采集调节模块、D/A转换器和激光器温控电路， 

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

FPGA采集调节模块内部构建有数据采集卡、低通滤波器和PID调节模块， 

数据采集卡采集光电放大器输出的电信号，数据采集卡的输出端与低通滤波器输入端相连，低通滤波器的输出端与PID调节模块的输入端相连，PID调节模块输出反馈调节信号。 

基于上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，该方法包括以下步骤： 

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

步骤二、FPGA采集调节模块中的数据采集卡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激光器的内部温度调节的数字量控制电压信号， 

上述PID调节模块获得数字量控制电压信号的过程为： 

按公式