基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器的製作方法
2023-09-11 10:40:45
專利名稱：基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型提供了一種基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，屬於光纖傳感技術領域。
背景技術：
光纖光柵電流傳感器是利用法拉第旋轉效應來測量導體中的電流。有大量關於這方面的研究並形成了多種電流傳感器系統，傳統的光纖電流傳感器系統，需要偏振分析儀，包含很多光學透鏡和耦合過程，這會產生較大的光學損耗。而採用在保偏光纖中刻寫長周期光纖光柵就避免了這個問題，大大減小了光學損耗。
發明內容本實用新型目的在於提供了一種基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器。該裝置能夠將保偏光纖纏繞的導體電流信號轉化為探測器的電壓信號，其結構簡單、易於操作等特點。本實用新型通過以下技術方案實現:基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，由分布反饋式雷射器1、偏振控制器2、銅導體3、保偏光纖4、長周期光纖光柵5、光電探測器6、導線7、數字示波器8組成；分布反饋式雷射器I通過單模光纖連接偏振控制器2，偏振控制器2通過單模光纖與保偏光纖4相連，銅導體3上纏繞保偏光纖4，保偏光纖4上刻寫有長周期光纖光柵5並通過單模光纖與光電探測器6相連，光電探測器6與數字示波器8由導線7相連。所述的基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於:分布反饋式雷射器I，其中心波長為1550nm。所述的基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於:偏振控制器2為型號為FPC030或FPC020的高消光比偏振控制器。所述的基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於:刻寫長周期光纖光柵5的保偏光纖4為熊貓型保偏光纖，其雙折射係數範圍為5.0X 10_6 5.0X 10_5，長度範圍為10 30cm。所述的基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於:可測量的最大電流值為800A。本實用新型的工作原理是:分布反饋式雷射器I發出光波，通過偏振控制器2得到沿固定方向偏振的線偏振光，線偏振光經過由保偏光纖纏繞在銅導體3上的線圈，在銅導體3上通交流電，由於法拉第旋轉效應線偏振光的偏振方向發生了偏轉。偏轉後的線偏振光經過在保偏光纖上刻寫的長周期光纖光柵5把偏振角度的變化變為光信號強度的變化，且頻率相同。光信號通過光電探測器6的光電轉換變為電信號。電信號由數字示波器8顯
/Jn ο本實用新型的有益效果是:本裝置將待測電流信號的測量轉化為偏振態的變化，利用保偏光纖中刻入長周期光纖光柵解調信號，實現對導體中的電流進行實時測量。可測量的最大電流為800A，測量精度為1.3mA。
圖1是基於在保偏光纖上刻寫長周期光纖光柵的傳感器示意圖；圖2是不同電流下光電檢測器的輸出信號圖；圖3是光電檢測器的輸出信號隨電流變化的線性具體實施方式
以下結合附圖及實施實例對本發明作進一步描述:參見附圖1，一種基於在保偏光纖上刻寫長周期光纖光柵的電流傳感器，由分布反饋式雷射器1、偏振控制器2、銅導體3、保偏光纖4、長周期光纖光柵5、光電探測器6、導線
7、數字示波器8組成；分布反饋式雷射器I通過單模光纖連接偏振控制器2，偏振控制器2通過單模光纖與保偏光纖4相連，銅導體3上纏繞保偏光纖4，保偏光纖4上刻寫有長周期光纖光柵5並通過單模光纖與光電探測器6相連，光電探測器6與數字示波器8由導線7相連。本實例中選用的分布反饋式雷射器I是以中心波長為1550nm的光源。由光纖纏繞在銅導體3上形成線圈，線圈為500匝，直徑為10cm。圖2是不同電流下光電檢測器的輸出信號圖，隨電流信不斷增加至600A，光電探測器的輸出信號是正弦形式且有一個直流偏移，大約1.5V ;圖3是光電探測器的輸出信號隨電流變化的線性圖，當電流從O到600A連續變化時，輸出信號是線性變化的，由此可以通過觀察電壓的變化得到電流的變化。
權利要求1.基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於:由分布反饋式雷射器(I)、偏振控制器(2)、銅導體(3)、保偏光纖(4)、長周期光纖光柵(5)、光電探測器(6)、導線(7)、數字示波器(8)組成；分布反饋式雷射器(I)通過單模光纖連接偏振控制器(2)，偏振控制器(2)通過單模光纖與保偏光纖(4)相連，銅導體(3)上纏繞保偏光纖(4)，保偏光纖(4)上刻寫有長周期光纖光柵(5)並通過單模光纖與光電探測器(6)相連，光電探測器(6)與數字示波器(8)由導線(7)相連。
2.根據權利要求1所述的基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於:分布反饋式雷射器(I)的中心波長為1550nm。
3.根據權利要求1所述的基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於:偏振控制器(2)為型號為FPC030或FPC020的高消光比偏振控制器。
4.根據權利要求1所述的基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於:刻寫長周期光纖光柵(5)的保偏光纖(4)為熊貓保偏光纖，其雙折射係數範圍為5.0X10—6 5.0X10—5，長度範圍為10 30cm。
5.根據權利要求1所述的基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於:可測量的最大電流值為800A。
專利摘要基於保偏長周期光纖光柵的電流傳感器，其特徵在於由分布反饋式雷射器(1)、偏振控制器(2)、銅導體(3)、保偏光纖(4)、長周期光纖光柵(5)、光電探測器(6)、導線(7)、數字示波器(8)組成。當纏繞光纖的導體通入電流時，會使得光纖內傳輸光的偏振態發生變化，不同偏振態的光通過在保偏光纖上刻寫的長周期光纖光柵透過率不同，通過光電探測器可以測得輸出光強度所對應的電壓，由測得的電壓可以實現對導體通入電流的測量。該裝置實現了不斷開導線而準確測量電流，並且有結構簡單、易於操作等特點，可以應用於各類實際工程中。
文檔編號G01R19/00GK203025239SQ20132002789
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月17日 優先權日2013年1月17日
發明者路豔芳, 沈常宇, 陳德寶, 褚金雷, 鍾川, 鄒新, 金尚忠, 董新永 申請人:中國計量學院