[发明专利]基于边带解调的FBG-GMM电流传感器

说明书

技术领域

本发明属于光纤光栅传感器测量领域。

背景技术

与传统电流互感器相比，基于超磁滞伸缩材料（GMM）和光纤光栅（FBG）的光学电流互感器具有绝缘性能优良、无暂态磁饱和、动态测量范围大、频率响应宽、抗电磁干扰能力强、体积小重量轻优点，目前成为电流互感器领域研究的热点。FBG-GMM电流传感器常用的解调方法是边带解调，然而此种解调方法的精度受光源输出功率起伏的影响。目前通常采用两种方法来消除或降低光源功率起伏对解调精度的影响，一种方法是提高光源输出稳定性，此方法大大增加了电流传感器成本；另一种方法是对光源输出功率进行实施测量，此方法增加了额外设备，同样大大增加了电流传感器成本。

发明内容

本发明是为了解决现有光纤光栅传感器的边带解调技术的解调精度受光源功率起伏影响问题，本发明提供了一种基于边带解调的FBG-GMM电流传感器。

基于边带解调的FBG-GMM电流传感器，其特征在于，它包括第一线圈、第二线圈、偏置直流电源、供电电流源、第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器、宽带电源、双边带滤波器、分光器、长方形铁芯、第一环形器、第二环形器、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集器、数据处理器和超磁滞伸缩材料，

所述的第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器粘贴在超磁滞伸缩材料上，且第一光纤光栅传感器的一端与第一环形器的光信号输入输出端连接，第二光纤光栅传感器的一端与第二环形器的光信号输入输出端连接，

所述的第一线圈缠绕在长方形铁芯的第一条宽边上，所述偏置直流电源用于给第一线圈提供偏置直流电流，供电电流源用于给第二线圈的提供电流，

所述的长方形铁芯的一条长边上开有一个缺口，所述的超磁滞伸缩材料放置在长方形铁芯缺口中，所述的超磁滞伸缩材料的上端面与长方形铁芯缺口间的距离为0.1到2mm，

所述的宽带电源的宽带光信号输出端与双边带滤波器的宽带光信号输入端连接，所述的双边带滤波器的双边带光信号输出端与分光器的光信号输入端连接，所述的分光器的第一光信号输出端与第一环形器的光信号输入端连接，所述的第一环形器的光信号输出端与第一光电探测器的光信号输入端连接，所述的第一光电探测器电信号输出端与数据采集器的第一数据信号输入端连接，

所述的分光器的第二光信号输出端与第二环形器的光信号输入端连接，所述的第二环形器的光信号输出端与第二光电探测器的光信号输入端连接，所述的第二光电探测器电信号输出端与数据采集器的第二数据信号输入端连接，

所述的数据采集器的数据信号输出端数据处理器的数据信号输入端连接。

原理分析：

第一线圈为长方形铁芯的磁路提供偏置直流磁场和第二线圈为长方形铁芯提供的磁场叠加，产生叠加后的磁场使超磁滞伸缩材料伸缩，宽带光源发出的宽带光经双边带滤波器后成为具有双边带的透射光，然后被分光器分成两束相同的光。其中一束光经第一环形器后被第一光纤光栅传感器反射到第一光电探测器，第一光电探测器将光信号转化为电信号，另一束光第二环形器后被第二光纤光栅传感器反射到第二光电探测器，第二光电探测器将光信号转化为电信号，数据采集器采集第一光电探测器和第二光电探测器测得的数据，数据处理器对采集的数据进行处理。

第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器的反射光谱分别表示为：