薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器的製作方法

2023-06-06 00:52:46

專利名稱：薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用光學相位調製的薩格納克(Mgnac)幹涉儀型光纖電流傳感器。
背景技術：
提出了利用光學相位調製的各種類型的薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器。例 如，提出了圖19所示的「全光纖薩格納克電流傳感器」(參考文獻1)、圖20所示的「用於光 纖法拉第電流傳感器的互異(reciprocal)反射幹涉儀」(參考文獻2)、圖21所示的「用於 光學電流傳感器的傳感器頭的製造方法」(參考翻譯版本的國家公開No. 2005-517961)以 及圖22所示的「光纖電流傳感器」(參考翻譯版本的國家公開No. 2002-529709)等。另外，圖23所示的「光纖電流傳感器及其校準設備」(參考日本特許專利申請 No. 2005-345350)以及圖M所示的「用於精確電流感測的光纖設備以及方法」(參考翻譯 版本的國家公開No. 2005-515979)等提出了通過光電探測器從檢測到的光信號來計算電 流值的方法，該方法不同於上述的傳統示例。根據圖19至M所示的薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器，通過光學相位調製器 向光提供了具有固定幅值和固定角頻率的光學相位調製。作為光學相位調製器，使用通過 圍繞圓柱形壓電管元件纏繞光纖配置的泡克耳斯盒(Pockels』 cell)相位調製器或壓電相 位調製器。此外，上面提到的角頻率被稱作相位調製角頻率，上面提到的幅值被稱作相位調 制深度。[文獻 1]G. Frosio, H. Hug, R. Dandliker, "All-fiber Sagnac current sensor，，， in Opto 92 (ESI Publications, Paris),p560-564 (Apr,1992)[文 獻 2]G. Frosio, and R. Dandliker, "Reciprocal reflection interferometer for a fiber-optic Faraday current sensor，，，Appl. Opt. 33, p6111-6122(Sep,1994)順便地，在上述圖19- 所示的薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器中，使用通過 圍繞圓柱壓電元件纏繞光纖構成的泡克耳斯盒型光學相位調製器或壓電型相位調製器作 為相位調製器。在任一相位調製器中，通過向泡克耳斯盒元件或圓柱壓電管元件施加相位 調製角頻率的電壓信號，從而對光進行相位調製。由於通過上述電壓信號的幅值的大小來 調節相位調製時的相位調製深度，所以實際施加至所述光的相位調製深度被處理為與施加 至相位調製器的電壓信號的幅值成比例。然而，相位調製器具有溫度特性，並且相位調製效率也根據相位調製器的周圍環 境溫度而改變。因此，即使施加至相位調製器的電壓信號的幅值控制在設定值處，實際施加至光的相位調製深度也改變。此外，除了溫度變化之外，相位調製器自身的老化也引起這種 相位調製器的相位調製效率發生變化。結果，由於即使利用固定的相位調製深度來驅動所述相位調製器，實際施加的相 位調製也發生變化。因此，調製深度的變化導致電流傳感器的感測輸出的變化。在如上所 述的泡克耳斯盒相位調製器和壓電管相位調製器的兩個相位調製器中，通過施加相位調製 角頻率的電壓信號至泡克耳斯盒元件或圓柱壓電管元件而對光進行相位調製。因此，當在 施加至相位調製器的電壓上重疊噪聲時，薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器的感測輸出也 類似地變化。在這種常規的調製方法中，即使實際施加至光的相位調製的幅值發生變化，調製 系統根本也不裝備反饋系統，所述系統通過檢測幅值的變化來調節反饋操作。此外，如果在光的傳播路徑中，尤其是在相位調製器和四分之一波片之間的傳播 路徑中偏振消光比發生變化，則引起薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器的感測輸出發生改 變的問題，並且測量精度也降低，例如，在圖19至M所示的薩格納克幹涉儀型光纖電流傳 感器中，如果相位調製器和四分之一波片之間的消光比惡化，則薩格納克幹涉儀型光纖電 流傳感器的感測輸出發生變化。相應地，測量精度降低。此外，在圖19和20中提出的薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器中，假設通過偏振 保持光纖將相位調製器與四分之一波片之間進行光連接。當機械應力(包括由振動、聲音 或溫度變化引起的應力)施加至偏振保持光纖時，在沿著偏振保持光纖的兩個光軸傳播的 光之間出現串擾，並且偏振消光比發生變化。因此，薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器的感 測輸出也發生變化。存在通過其機械應力施加至上述偏振保持光纖的各種因素。例如，人們踩踏偏振 保持光纖，並且可以將應力施加至光纖。此外，當從容納四分之一波片和感測光纖的殼體中 抽出偏振保持光纖時，通過焊料或粘合劑等來密封從殼體中出來的偏振保持光纖的抽出部 分，以便改進殼體的密封特性。當在密封部分處發生溫度變化時，由於材料的熱膨脹係數的 差異，應力被施加至偏振保持光纖。此外，當通過以線圈的形狀纏繞來調節偏振保持光纖，以便在相位調製器和四分 之一波片之間進行光學連接時，或者當在保護性管中調節偏振保持光纖時，由于振動或聲 共振，應力施加至偏振保持光纖。在這種情況下，偏振消光比可能發生變化，並且薩格納克 幹涉儀型光纖電流傳感器的感測輸出也可能發生變化。此外，當利用光學連接器，通過偏振保持光纖將相位調製器與四分之一波片之間 進行光學連接時，光學連接器用作機械連接。因此，在光學連接的偏振保持光纖之間的光軸 偏移可能產生串擾和偏振消光比的減小。即使通過光學連接器理想地連接偏振保持光纖， 由於光學連接器用作上述機械連接器，振動和溫度變化也被施加至光學連接器。因此，在將 要光學連接的偏振保持光纖之間可能產生光軸偏移。因此，很難在相位調製器與四分之一 波片之間保持偏振消光比的穩定。此外，當利用放電的熔接方法來光學連接相位調製器與四分之一波片之間的偏振 保持光纖時，在偏振保持光纖之間可能類似地產生輕微的光軸偏移。因此，當用於連接具有 四分之一波片的傳感器頭和具有相位調製器的信號處理單元的偏振保持光纖(光傳輸光 纖)在薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器中的中心部分處一旦被分離，並且偏振保持光纖再次被光學連接，偏振消光比可能發生變化。因此，光學電流傳感器所感測的輸出可能發生 變化，也就是說，在上述偏振保持光纖的分離之前和之後之間，靈敏度發生變化。因此，在偏振器、相位調製器和用於光學連接光學元件的偏振保持光纖中的任何 部分中可能發生偏振消光比的惡化，並且偏振消光比的惡化導致光學電流傳感器的感測輸 出發生變化。此外，當利用圖19、圖21、圖23和圖M中提出的信號處理方法時，相位調製器和 四分之一波片之間的偏振消光比發生變化，薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器所感測的輸 出發生變化。因此，輸入-輸出特性的線性度惡化，並且由於電流傳感器所感測的輸出的變 化，測量精度也降低。此外，依據圖M所示的信號處理方法，採用一種系統，其中通過另一個相位調製 器來彌補(offset)兩個相位調製器的一個光學相位差，並且由彌補相位量(實際上，具體 施加至相位調製器的電壓信號的幅值)來計算電流值。檢測系統通常被稱為線性調頻轉發 器(krrodyne)檢測系統。在這種情況下，需要多於兩個相位調製器，並且除非兩個相位調 制器的相位調製效率不相同，則由施加至相位調製器的電壓來正確地測量彌補相位量是困 難的。因此，常規方法導致的問題是測量精度降低，因兩個或多個相位調製器的使用導致成 本上升，以及因使用部件數量的增加導致傳感器的可靠性下降。


併入且構成說明書一部分的附圖示出了本發明的實施例，並且與上述概括性描述 和下面給出的實施例的詳細描述一起用於解釋本發明的原理。圖1是示出了根據本發明的第一實施例的薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器的 整體結構的示意圖。圖2是示出了根據本發明的第一實施例的Lyot型消偏器的結構的示意圖。圖3是示出了根據本發明的第一實施例的貝塞耳(Bessel)函數和R = 2 δ SincomCi之間的關係的示意圖。圖4是示出了根據本發明的第一實施例的光量P。ut的波形和通過探測器檢測到的 波的峰值之間的關係的示意圖。圖5是示出了根據本發明的第一實施例的光量P。ut的波形和對應於θ。的大小利 用探測器檢測到的波的峰值之間的關係的示意圖。圖6是示出了根據本發明的第一實施例的對應於電流的輸出Pk和tan4 θ f之間的 關係的示意圖(在ipJ = ipJ的情況下)。圖7是示出了根據本發明的第一實施例的Θ。和Il(Qe)之間的關係的示意圖(在 ef = o°以及|pj = Ip4J的情況下)。圖8是示出了根據本發明的第一實施例的η和k'之間的關係的示意圖(在IP2wI =IPJ的情況下)。圖9是示出了根據本發明的第一實施例的通過測量電流ι產生的Θ f和比率誤差 之間的關係的示意圖(在θ。= ο°以及IP2wI = IP4J的情況下)。圖10是示出了根據本發明的第一實施例的通過測量電流I產生的9{和比率誤 差之間的關係的示意圖(在θ。= 3°以及|p2w| = Ip4J的情況下)。
圖11是示出了根據本發明的第一實施例的通過測量電流I產生的比率誤 差之間的關係的示意圖(在θ。= 6°以及IP2wI = IP4J的情況下)。圖12是示出了根據本發明的第一實施例的通過測量電流I產生的比率誤 差之間的關係的示意圖(在Θ。= 10°以及IP2wI = IP4J的情況下)。圖13是示出了根據本發明的第二實施例的對應於電流的輸出Pk和tan4 θ f之間 的關係的示意圖(在Ip1wI =O的情況下)。圖14是示出了根據本發明的第二實施例的Θ。和η 之間的關係的示意圖 (在ef = o°以及|plw| =o的情況下)。圖15是示出了根據本發明的第二實施例的η和k'之間的關係的示意圖(在Plw =0的情況下)。圖16是示出了根據本發明的第二實施例的通過測量電流I產生的9{和比率誤 差之間的關係的示意圖(在θ。= 0°以及Plw = 0的情況下)。圖17是示出了根據本發明的第二實施例的通過測量電流I產生的比率誤 差之間的關係的示意圖(在θ。= 10°以及Plw = 0的情況下)。圖18是示出了根據本發明的第二實施例的薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器的 整體結構的示意圖。圖19至圖M是分別示出了常規電流傳感器的結構的示意圖。
具體實施例方式現在參考附圖來描述根據本發明的示範性實施例的薩格納克幹涉儀型光纖電流 傳感器，在整個附圖中相同或類似的附圖標記表示相同或相應的部件。根據一個實施例，薩格納克幹涉儀型光纖傳感器包括同步檢測電路，用於利用相 位調製器的相位調製角頻率來執行檢測到的光信號的同步檢測；信號處理電路，用於利用 在所述同步檢測電路中檢測到的信號來計算且輸出待測電流的大小；以及相位調製器驅動 電路，用於控制相位調製器的驅動；其中所述相位調製器驅動電路控制相位調製器的相位 調製深度，以便通過利用相位調製角頻率執行檢測到的光信號的同步檢測而獲得的檢測到 的信號的二次諧波和四次諧波的幅值變得相同。根據其它實施例，薩格納克幹涉儀型光纖傳感器包括同步檢測電路，用於利用相 位調製器的相位調製角頻率來執行檢測到的光信號的同步檢測；信號處理電路，用於利用 在同步檢測電路中檢測到的信號來計算且輸出待測電流的大小；以及相位調製器驅動電 路，用於控制相位調製器的驅動；其中相位調製器驅動電路控制相位調製深度，以便通過利 用相位調製角頻率執行檢測到的光信號的同步檢測而獲得的一次諧波的幅值變成「0」。根據其它實施例，薩格納克幹涉儀型光纖傳感器包括同步檢測電路，用於利用相 位調製器的相位調製角頻率來執行檢測到的光信號的同步檢測；信號處理電路，用於利用 在同步檢測電路中檢測到的信號來計算且輸出待測電流的大小；以及相位調製器驅動電 路，用於控制相位調製器的驅動；其中信號處理電路包括歸一化部件，用於通過偶次諧波 的任一幅值除奇次諧波的任一幅值來計算參考值，其中通過利用相位調製角頻率來執行檢 測到的光信號的同步檢測而獲得諧波；以及補償部件，用於利用二次、四次以及六次諧波的 任兩個幅值之間的比率來補償歸一化參考值，並且其中通過補償部件的補償值被作為與待測電流的大小成比例的輸出信號而輸出。[1、第一實施例]接下來，下面參考圖1至12來解釋根據本發明的第一實施例的薩格納克幹涉儀型 光纖電流傳感器。在下文中，將解釋根據第一實施例的光學電流傳感器的基本結構和基本 操作，並且瓊斯矩陣將被用來解釋光的行為。首先，參考圖1來解釋根據第一實施例的薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器的基 本結構。圖1是示出了薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器(薩格納克幹涉儀型光學CT)的 基本結構的示意圖。如圖1所示，薩格納克幹涉儀型光纖電流傳感器包括信號處理單元100，所述信號 處理單元100由隨後描述的光源驅動電路101、光源102、光纖耦合器103、濾光器104、相位 調製器105、延遲線圈、光電探測器106、同步檢測電路107和信號處理電路109組成。此外，電流傳感器包括傳感器頭單元300，所述傳感器頭單元300由通過光傳輸光 纖200與信號處理單元100光學連接的四分之一波片301、感測光纖302以及鏡303組成。
在信號處理單元100中，光源驅動電路101是用於驅動光源102的電路。小LED (發 光二極體)、SLD (高亮度發光二極體)等具有相干特性的光源用於光源102，並且光源的輸 出與光纖光學連接。在這種情況下，能夠使用單模光纖或偏振保持光纖作為光纖。如果需 要較好地保持偏振保持特性，則使用偏振保持光纖。 通常，從光源102出來的光可被認為是隨機光，通過下面的等式1定義電場分量。
權利要求
1.一種薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括同步檢測電路，用於利用相位調製器的相位調製角頻率來執行檢測到的光信號的同步 檢測；信號處理電路，用於利用在所述同步檢測電路中檢測到的信號來計算且輸出待測電流 的大小；相位調製器驅動電路，用於控制所述相位調製器的驅動；其中，所述相位調製器驅動電路控制所述相位調製器的相位調製深度，以便通過利用 相位調製角頻率執行所述檢測到的光信號的所述同步檢測而獲得的所述檢測到的信號的 二次諧波和四次諧波的幅值變得相等。
2.根據權利要求1所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述信號處理電路包 括歸一化部件，所述歸一化部件用於通過將三次諧波的幅值除以二次、四次和六次諧波中 的一個的幅值或者所述二次、四次和六次諧波的幅值之和來計算參考值，其中通過所述相 位調製器驅動電路控制所述二次和四次諧波的幅值的絕對值變得相等，並且輸出歸一化參 考值作為與所述待測電流成比例的輸出信號。
3.根據權利要求2所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述信號處理電路包 括補償部件，所述補償部件用於利用所述二次、四次和六次諧波中的任何兩個幅值之間的 比率來補償所述參考值，並且利用所述補償部件的補償值輸出為與所述待測電流的大小成 比例的輸出信號。
4.根據權利要求2所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述信號處理電路包 括反正切補償部件，所述反正切補償部件用於對所述參考值來執行所述反正切補償，並且 通過所述反正切補償部件的所述補償值輸出為與所述待測電流的大小成比例的輸出信號。
5.根據權利要求3所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述信號處理電路包 括反正切補償部件，所述反正切補償部件用於對所述補償值來執行所述反正切補償，並且 通過所述反正切補償部件的所述補償值輸出為與所述待測電流的大小成比例的輸出信號。
6.根據權利要求1所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括與所述相位調製器光學 連接的濾光器，用於將來自光源的光轉換成線性偏振光，其中，所述濾光器包括由第一偏振保持光纖組成的第一 Lyot型消偏器，以及由與所述相位調製器側光學連接的第二偏振保持光纖組成的偏振器，所述相位調製器 包括用於通過限定光軸來傳播光的第三偏振保持光纖；其中，由在所述相位調製器和所述偏振器之間分別連接的所述第二和第三偏振保持光 纖組成第二 Lyot型消偏器，並且利用正整數n，所述第一 Lyot型消偏器和所述第二 Lyot型 消偏器的全長比被設置成1 2η或2η 1。
7.根據權利要求1所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括與所述相位調製器光 學連接的濾光器，所述相位調製器用於將來自光源的光轉換成線性偏振光，所述濾光器包 括偏振器，第一 Lyot型消偏器，由設置在所述偏振器的光源側並且用於通過限定所述偏振器的 光軸來傳播光的第一偏振保持光纖組成，第二偏振保持光纖，設置在所述偏振器的所述相位調製器側以用於通過限定所述偏振器的光軸來傳播光，所述相位調製器包括設置在所述偏振器側以通過限定光軸來傳播光的 第三偏振保持光纖，以及由所述第二和第三偏振保持光纖組成的第二 Lyot型消偏器，其中，利用正整數n，所述第一 Lyot型消偏器和所述第二 Lyot型消偏器的全長比被設 置成1 2n或2n 1。
8.—種薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括同步檢測電路，用於利用相位調製器的相位調製角頻率來執行檢測到的光信號的同步 檢測；信號處理電路，用於利用在所述同步檢測電路中檢測到的所述信號計算且輸出待測電 流的大小；相位調製器驅動電路，用於控制所述相位調製器的驅動；其中，所述相位調製器驅動電路控制相位調製深度，以便通過利用所述相位調製角頻 率執行所述檢測到的光信號的所述同步檢測獲得的一次諧波的幅值變成「O」。
9.根據權利要求8所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述信號處理電路包 括歸一化部件，所述歸一化部件用於通過將三次諧波的幅值除以二次、四次和六次諧波中 的一個的幅值來計算參考值，其中通過所述相位調製器驅動電路，一次諧波的幅值被控制 變成「0」，並且歸一化的參考值輸出為與待測電流成比例的輸出信號。
10.根據權利要求9所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述信號處理電路包 括補償部件，所述補償部件用於利用所述二次、四次和六次諧波中的任何兩個幅值之間的 比率來補償所述參考值，並且利用所述補償部件的所述補償值輸出為與所述待測電流的大 小成比例的輸出信號。
11.根據權利要求9所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述信號處理電路包 括反正切補償部件，所述反正切補償部件用於對所述參考值執行反正切補償，並且通過所 述反正切補償部件的補償值輸出為與所述待測電流的大小成比例的輸出信號。
12.根據權利要求10所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述信號處理電路 包括反正切補償部件，所述反正切補償部件用於對所述補償值執行反正切補償，並且通過 所述反正切補償部件的補償值輸出為與所述待測電流的大小成比例的輸出信號。
13.根據權利要求8所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述相位調製器驅動 電路控制相位調製深度，以便通過下面的方程計算的值變得小於7且大於0，
14.根據權利要求8所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括與所述相位調製器光 學連接的濾光器，所述相位調製器用於將來自光源的光轉換成線性偏振光，其中所述濾光 器包括由第一偏振保持光纖組成的第一 Lyot型消偏器，由與所述相位調製器側光學連接的第二偏振保持光纖組成的偏振器，所述相位調製器 包括用於通過限定光軸來傳播光的第三偏振保持光纖，其中，由用於在所述相位調製器和所述偏振器之間分別連接的所述第二和第三偏振保 持光纖組成第二 Lyot型消偏器，並且利用正整數n，所述第一 Lyot型消偏器和所述第二 Lyot型消偏器的全長比被設置成1 2η或2η 1。
15.根據權利要求8所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括與所述相調製器光學 連接的濾光器，用於將來自光源的光轉換成線性偏振光，所述濾光器包括偏振器，由第一偏振保持光纖組成的第一 Lyot型消偏器，所述第一偏振保持光纖設置在所述 偏振器的光源側並且用於通過限定所述偏振器的光軸來傳播光，以及第二偏振保持光纖，設置在所述偏振器的所述相位調製器側以用於通過限定所述偏振 器的光軸來傳播光，所述相位調製器包括設置在所述偏振器側以用於通過限定光軸來傳播 光的第三偏振保持光纖，以及由所述第二和第三偏振保持光纖組成的第二 Lyot型消偏器，其中，利用正整數η，所述第一 Lyot型消偏器和所述第二 Lyot型消偏器的全長比被設 置成1 2η或2η 1。
16.一種薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括同步檢測電路，用於利用相位調製器的相位調製角頻率執行檢測到的光信號的同步檢測；信號處理電路，用於利用在所述同步檢測電路中檢測到的所述信號計算且輸出待測電 流的大小；以及相位調製器驅動電路，用於控制所述相位調製器的驅動；其中，所述信號處理電路包括歸一化部件，用於通過將奇次諧波的任何一個幅值除以偶次諧波中的任何一個幅值來 計算參考值，其中通過利用相位調製角頻率執行所述檢測到的光信號的所述同步檢測獲得 所述諧波，以及補償部件，用於利用二次、四次和六次諧波中的任何兩個幅值之間的比率來補償歸一 化的參考值；通過所述補償部件的補償值輸出為與所述待測電流的大小成比例的輸出信號。
17.根據權利要求16所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述信號處理電路 包括反正切補償部件，所述反正切補償部件用於對所述補償值執行反正切補償，並且通過 所述反正切補償部件的補償值輸出為與所述待測電流的大小成比例的輸出信號。
18.根據權利要求16所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括與所述相位調製器光 學連接的濾光器，所述相位調製器用於將來自光源的光轉換成線性偏振光，其中所述濾光 器包括由第一偏振保持光纖組成的第一 Lyot型消偏器，偏振器，由與所述相位調製器側光學連接的第二偏振保持光纖組成，所述相位調製器 包括用於通過限定光軸來傳播光的第三偏振保持光纖；其中，由用於在所述相位調製器和所述偏振器之間分別連接的所述第二和第三偏振保持光纖組成第二 Lyot型消偏器，並且利用正整數n，所述第一 Lyot型消偏器和所述第二 Lyot型消偏器的全長比被設置成1 2η或2η 1。
19.根據權利要求16所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括與所述相位調製器光 學連接的濾光器，所述相位調製器用於將來自光源的光轉換成線性偏振光，所述濾光器包 括偏振器，第一 Lyot型消偏器，由設置在所述偏振器的光源側並且用於通過限定所述偏振器的 光軸來傳播光的第一偏振保持光纖組成，以及第二偏振保持光纖，設置在所述偏振器的所述相位調製器側以用於通過限定所述偏振 器的光軸來傳播光，所述相位調製器包括設置在所述偏振器側以用於通過限定光軸來傳播 光的第三偏振保持光纖，以及第二 Lyot型消偏器，由所述第二和第三偏振保持光纖組成，其中，利用正整數η，所述第一 Lyot型消偏器和所述第二 Lyot型消偏器的全長比被設 置成1 2η或2η 1。
20.一種薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，包括 光源；與所述光源光學連接的光纖耦合器；傳感器頭單元，包括以迴路形成的光感測光纖和設置在所述光感測光纖的一端的鏡； 相位調製器，用於對在所述光感測光纖中傳播的光執行相位調製； 相位調製器驅動電路，用於控制所述相位調製器的驅動； 在所述相位調製器和所述光纖耦合器之間光學連接的濾光器； 光電探測器，用於檢測在所述光感測光纖中傳播的光並且將檢測到的光轉換成檢測到 的光信號；同步檢測電路，用於利用相位調製角頻率來執行所述檢測到的光信號的同步檢測；以及信號處理電路，用於利用在所述同步檢測電路中檢測到的信號來計算且輸出待測電流 的大小；並且其中，所述相位調製器驅動電路控制相位調製深度，以便通過利用相位調製角頻率執 行所述檢測到的光信號的所述同步檢測而獲得的二次諧波和四次諧波的幅值變得相等。
21.根據權利要求20所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器， 其中，所述信號處理電路包括歸一化部件，用於通過將三次諧波的幅值除以所述二次、四次和六次諧波中的一個的 幅值或所述二次和四次諧波的幅值的和來計算參考值，其中通過所述相位調製器驅動電 路，將所述二次和四次諧波的幅值的絕對值控制成變得相等，以及 反正切補償部件，用於對歸一化的參考值執行反正切補償，通過所述反正切補償部件的補償值輸出為與所述待測電流的大小成比例的輸出信號。
22.根據權利要求20所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，其中，所述傳感器頭單元 包括與所述傳感器頭的輸入端光學連接的四分之一波片，並且在順時針方向和逆時針方向 傳播至所述光感測光纖的輸入光。
23.根據權利要求20所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，還包括用於光學連接所述 相位調製器和所述傳感器頭單元的傳輸光纖，其中，所述傳輸光纖一旦被分離，再次通過光 連接器，分離的傳輸光纖再次光學連接。
24.根據權利要求23所述的薩格納克幹涉儀型光纖傳感器，利用所述偏振保持光纖形 成所述傳輸光纖。
全文摘要
在一個實施例中，一種薩格納克幹涉儀型光纖傳感器包括同步檢測電路，以用於利用相位調製器的相位調製角頻率來執行檢測到的光信號的同步檢測。信號處理電路利用在所述同步檢測電路中檢測到的信號計算且輸出待測電流的大小。相位調製器驅動電路控制相位調製器的驅動。相位調製器驅動電路控制相位調製器的相位調製深度，以便使通過利用相位調製角頻率執行檢測到的光信號的同步檢測而獲得的二次諧波和四次諧波的幅值變得相等。
文檔編號G01R15/24GK102135554SQ20101062504
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月10日 優先權日2009年12月10日
發明者佐佐木欣一, 平田幸久, 高橋正雄 申請人:株式會社東芝