一種光纖電流傳感器現場校驗裝置製造方法
2023-05-27 01:22:16 1
一種光纖電流傳感器現場校驗裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種光纖電流傳感器現場校驗裝置及其使用方法和應用，包括光纖電流檢測傳感模塊和光纖電流檢測處理及顯示模塊，光纖電流檢測傳感模塊由光源、線性偏光器、偏振分離器、調製器、傳輸光纖、1/4波長濾波器、光纖傳感頭、反射鏡和光電探測器組成；且從光纖電流檢測傳感模塊的安裝和調試出發，合理設置控制步驟，操作簡便，能解決現場長期工作的直流大電流傳感器進行快捷﹑經濟且準確的誤差檢測與量值傳遞問題；適用於電解鋁、電解銅、電冶煉或電鍍等電化工領域現場長期工作的電流檢測傳感器的檢測校驗；其安全性能好、測量動態範圍大、頻率響應度高、體積小、重量輕；能提高電流檢測裝置的測量精度，滿足供電系統的安全穩定的需要。
【專利說明】一種光纖電流傳感器現場校驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於光學儀器測量電變量【技術領域】，涉及一種採用光調製方法測量電流的裝置及其使用方法和應用，尤其涉及一種對現場長期工作的電流檢測傳感器進行方便、準確地誤差檢測與量值傳遞用的光纖電流傳感器現場校驗裝置及其使用方法和應用。
【背景技術】
[0002]在化工或有色金屬等電解行業中，直流大電流傳感器得到了廣泛的應用，其起到了對生產過程中的直流大電流進行計量和控制的作用。因為所屬行業的生產工藝具有長期性和連續性的特徵，所以在使用現場，由於溫度、時間、位置，以及外磁場等諸多因素的影響，使得很多直流大電流傳感器普遍存在準確度超差的問題，而又因為直流大電流值的計量和控制的準確度和穩定度對生產設備、人員安全、操作工藝和生產效率都有直接影響，所以對在現場長期工作的電流檢測傳感器進行方便快捷、經濟準確的誤差檢測與量值傳遞是非常有必要的。
[0003]傳統的直流電流檢測傳感器多採用以電磁感應原理為基礎的電流互感器和霍爾檢測式檢測裝置，其體積較大並且比較笨重，導致運輸和現場安裝難度增加，此外，其受外磁幹擾較大，導致檢測精度差，並且其差值需要靠校驗人讀取，使得人為誤差增大，難以準確反映真實結果數值。
[0004]目前，基於法拉第效應的光纖電流傳感器以其測量範圍較大，且精度較高，被廣泛應用於電流測量中，這種光纖電流傳感器主要利用安培環路定律和和法拉第磁光效應來測量導體的電流，其根據安培環路定律，通有電流的導體周圍會產生閉合的磁場，而在傳感光纖中傳播的兩束偏振光會在磁場的作用下產生相位差，然後利用幹涉法檢測出此相位差，從而得到與磁場相對應的電流值的大小。這種光纖電流傳感器中的傳感光纖一般預先安裝在封閉的環狀金屬結構體內，傳感光纖繞制在金屬結構體的外沿或側面的阿基米德螺旋槽內，傳感光纖初次繞製成功後，用矽膠進行填充固定，使得傳感光纖的曲率、放置路徑得以固定，即這種傳感光纖是被預先固定在閉合的環狀結構體上的不可拆卸的結構。在測量導體的電流值時，需要將閉合的環狀結構體套到電流導體上，此時只能先將電流導體斷開，然後將閉合的環狀結構體套入後，再將電流導體連接上。然而，在冶金或化工領域所使用的大電流導體的直徑一般可以達到I米以上，是難以輕易斷開的，由此可見，現有的這種光纖電流傳感器因為不能夠在現場進行開口安裝，所以其在上述領域中的應用受到極大的限制。
[0005]此外，目前的調製器其主要採用的技術方案基本上都是將調製信號與閉環信號疊加在一起，這樣由於微弱電信號交叉耦合的原因，就會存在一些例如直流小電流測量的閉鎖問題，對此，通常的解決方法是增加電信號抖動或者進行隨機調製，但是這種解決方法只能減小閉鎖現象，卻不能從根本上對其進行消除，因此導致整體的測量精度難以達到
0.05%。
[0006]申請號為201010150176.7，申請公布號為CN102213729A，名稱為「光纖電流傳感器裝置和光纖電流傳感系統」的中國發明專利申請公開了一種包括傳感光纖和支架的光纖電流傳感裝置，同時還公開了一種包括光電探測器、信號處理單元，以及順序連接的光源、Y形波導、45°熔接點、條形波導調製器、保偏光纖和所述光纖電流傳感裝置的光纖電流傳感系統，以用於對通過導體的電流進行測量，其雖然能夠實現現場開口安裝以解決工作現場的電流檢測和控制，但是因為其採用的是分路調製的幹涉法的光纖技術，所以其測量結果很容易並且在很大程度上受到分路調製技術水平的限制，同時也會受到幹涉光路各元件其各種光學參數其誤差的影響，另外由於分路調製的幹涉光路其本身受現場環境溫度、時間、位置和外磁場等諸多因素的影響較大，所以其電流檢測傳感器同樣存在容易發生準確度超差情況的問題。
[0007]申請號為200710041685.4，申請公布號為CN101320055A，名稱為「全光纖電流傳感器」的中國發明專利申請公開了包括光源、3X3保偏光纖耦合器、光纖偏振器、1/4光纖波片和傳感光纖環的全光纖電流傳感器，其雖然能夠在不添加額外的相位偏置裝置的情況下，通過採用3X3保偏光纖耦合器提供較為穩定的Sagnac幹涉光路，但是因為其同樣採用的是幹涉法的光纖技術，所以其測量結果同樣很容易並且在很大程度上受到分路調製技術水平的限制，同時也會同樣受到幹涉光路各元件其各種光學參數其誤差的影響，另外由於分路調製的幹涉光路其本身同樣受現場環境溫度、時間、位置和外磁場等諸多因素的影響較大，所以其電流檢測傳感器同樣存在容易發生準確度超差情況的問題。
[0008]總體來說，現有的一些化工或有色金屬等電解行業中，其工作現場的直流大電流傳感器的電流檢測和控制裝置，多數是採用以電磁感應原理為基礎的電流互感器、霍爾檢測式檢測裝置、基於法拉第效應的光纖電流傳感器，通過利用幹涉法檢測出此相位差，從而得到與磁場相對應的電流值的大小，其測量結果很容易並且在很大程度上受到分路調製技術水平的限制，同時也會受到幹涉光路各元件其各種光學參數其誤差的影響，另外由於分路調製的幹涉光路其本身受現場環境溫度、時間、位置和外磁場等諸多因素的影響較大，所以其電流檢測傳感器存在容易發生準確度超差情況的問題；此外，現有的調製器又多採用調製信號與閉環信號疊加在一起的方式，從而由於微弱電信號交叉稱合的原因，存在一些例如直流小電流測量的「閉鎖」問題，而通過增加電信號抖動或者進行隨機調製的方法只能減小「閉鎖」現象，卻不能從根本上對其進行消除，因此同樣導致整體的測量精度難以達到
0.05% ;現有技術均難以滿足所述行業領域對電流檢測裝置其長期穩定性、可靠性和安全性的要求，從而導致供電系統的安全運作和穩定運行受到不利影響。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在於提供一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，以解決所述化工或有色金屬等電解行業中，其電流檢測傳感器存在容易發生準確度超差情況的問題，尤其是在現場長期作業的情況下，現有電流檢測裝置所普遍存在的受現場環境溫度、時間、位置和外磁場等諸多因素的影響較大，其長期穩定性、可靠性和安全性等指標難以滿足行業要求的問題，同時解決現有的調製器由於微弱電信號交叉耦合所導致的例如直流小電流測量的閉鎖問題，以及通過增加電信號抖動或者進行隨機調製的方法只能減小閉鎖現象，卻不能從根本上對其進行消除，從而導致整體的測量精度難以達到0.05%的問題；實現對現場長期工作的直流大電流傳感器進行快捷、經濟且準確的誤差檢測與量值傳遞，提高電流檢測裝置的測量精度，減小其體積，提高其安裝方便程度，滿足供電系統的安全運作和穩定運行的需要。
[0010]為實現上述目的，本發明提供一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，包括相連接的光纖電流檢測傳感模塊和光纖電流檢測處理及顯示模塊，所述光纖電流檢測傳感模塊採用對參考光進行調製後再與被檢測信號進行比較處理得出校驗結果的閉環控制模式。
[0011]所述光纖電流傳感器現場校驗裝置，優選的是，所述光纖電流檢測傳感模塊包括光纖電流檢測傳感模塊和光纖電流檢測處理及顯示模塊，其特徵在於:所述光纖電流檢測傳感模塊由光源、線性偏光器、偏振分離器、調製器、傳輸光纖、1/4波長濾波器、光纖傳感頭、反射鏡和光電探測器組成；所述光纖傳感頭與被校驗傳感器圍繞在同一條導電母線上；所述光源通過線性偏光器和偏振分離器與調製器相連接，所述調製器又與傳輸光纖相連接，所述傳輸光纖又與1/4波長濾波器相連接，所述1/4波長濾波器又與光纖傳感頭相連接，所述光纖傳感頭又與放射鏡相連接；所述光源還與光電探測器相連接，所述光電探測器又與光纖電流檢測處理及顯示模塊相連接；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊又與被校驗傳感器相連接；所述光源發出的光被傳至線性偏光器，經偏振分離器後被傳至調製器，調製器記錄波長傳至傳輸光纖，傳輸光纖將光信號傳至1/4波長濾波器，1/4波長濾波器使得光信號產生右旋偏振光和左旋偏振光並傳至圍繞導電母線的光纖傳感頭，經圍繞導電母線的光纖傳感頭傳輸後受監測電流磁場波相位發生變化並傳至反射鏡，此時光信號被反射鏡反射回去，並依次經過1/4波長濾波器、傳輸光纖和調製器到達光電探測器；光電探測器及電子器件檢測出光波的相位漂移，所述光波的相位漂移與導線的電流成正比，經過光/電轉換後所得電流數值的數位訊號傳至光纖電流檢測處理模塊，所述光纖電流檢測處理及顯示模塊將上述數位訊號與被校驗傳感器傳輸的模擬信號通過校驗軟體進行比較處理得出校驗結果。
[0012]如上所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置，優選的是，所述調製器的調製信號與閉環信號分開，分別施加在調製器的兩個臂上。
[0013]在上述任一方案中優選的是，所述光纖傳感頭米用一根直徑為4mm的傳感光纖
[0014]更優選的是，所述傳感光纖採用單模光纖或圓雙折射光纖或低雙折射光纖或退火光纖，所述傳感光纖包括光纖和套在其外的柔性保護層；所述柔性保護層採用由石英材料製成的套管；所述光纖與柔性保護層之間填充有潤滑材料。
[0015]在上述任意方案中，優選的是，所述光纖電流檢測傳感模塊設有支架，並通過支架固定在導電母線上；所述支架採用輕便、絕緣且無磁性材料製成；所述支架固定設置在底座上或固定設置在所述導體母線上下兩側的橫梁上；所述支架上設有光纖槽，所述光纖傳感頭放置在光纖槽中；所述光纖傳感頭安裝在支架上固定的環繞起始位置處；所述支架包括均具有光纖槽的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分可拆卸地連接成環繞所述導體母線一圈的閉合環狀結構，所述第一部分的光纖槽與所述第二部分的光纖槽組合成閉合環狀，用於放置所述光纖傳感頭；或者所述支架的第一部分為U形結構，此U形結構由均具有光纖槽的三個直連臂和兩個轉角臂相連接形成；所述支架的第二部分由均具有光纖槽的兩個轉角臂和一個直連臂相連接形成；所述第二部分的各個轉角臂均與所述第一部分的一個直連臂相連接，所述第一部分與第二部分連接成所述閉合環狀結構。
[0016]在上述任意方案中，優選的是，所述傳輸光纖與光纖傳感頭為固定連接結構；所述傳輸光纖設置在操作箱中；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊採用電腦；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊還連接設有印表機；光源發出的光信號是通過波導傳至線性偏光器；所述光源採用SLD光源或LED光源，所述相位調製器採用PZT調製器或光電調製器或集成光學調製器，所述1/4波長濾波器採用全光纖波片；所述光源、線性偏光器、偏振分離器、調製器、傳輸光纖、1/4波長濾波器、圍繞導電母線光纖、反射鏡和光電探測器之間採用全光纖連接；所述光纖電流檢測傳感模塊還包括溫度傳感器；所述溫度傳感器設置在所述支架上，以檢測所述光纖電流檢測傳感模塊的溫度並將此溫度信號傳至所述光纖電流檢測處理及顯示模塊。
[0017]本發明的另一個目的在於，提供一種光纖電流傳感器現場校驗裝置的使用方法，由此方法可以方便快速地在工作現場安裝、調試並使用所述光纖電流傳感器現場校驗裝置，以解決所述化工或有色金屬等電解行業中，其電流檢測傳感器存在容易發生準確度超差情況的問題，尤其是在現場長期作業的情況下，現有電流檢測裝置所普遍存在的受現場環境溫度、時間、位置和外磁場等諸多因素的影響較大，其長期穩定性、可靠性和安全性等指標難以滿足行業要求的問題；實現對現場長期工作的直流大電流傳感器進行快捷、經濟且準確的誤差檢測與量值傳遞，提高電流檢測裝置的測量精度，提高其安裝方便程度，滿足供電系統的安全運作和穩定運行的需要。
[0018]如上所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0019]第一步，將光纖電流檢測傳感模塊安裝在支架上，並固定在與被校驗傳感器同一根的導電母線上；所述支架採用輕便、絕緣且無磁性材料製成；
[0020]第二步，將傳感光纖固定安裝；
[0021]第三步，將被校驗傳感器輸出的模擬信號引到光纖電流檢測處理及顯示模塊的對應埠上；
[0022]第四步，通過光纖電流檢測處理及顯示模塊設置界面為與被校驗傳感器相同的量程，並且對應比例輸出信號；
[0023]第五步，設置完成後，通過確定指令自動回到校準界面，通過增大或減小導電母線的電流以自動顯示測量位置處光纖電流檢測傳感模塊的測量值、被校驗傳感器的測量值、其二者的差值百分比、波形曲線圖，以及校驗檢測時的溫度和溼度情況；
[0024]第六步，增大或減小導電母線的電流時，改變檢測校驗位置點並停頓，重複上述第五步。
[0025]如上所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置的使用方法，優選的是，第六步後，還包括以下步驟:
[0026]第七步，通過印表機列印出校驗結果報告單，所述校驗結果報告單上的檢測結果自動按照差值百分比為10%、20%、30%、40%、50%，60%、70%、80%、90%和100%進行分類報表。
[0027]本發明的另一個目的在於，提供一種光纖電流傳感器現場校驗裝置的應用，以解決所述化工或有色金屬等電解行業中，其電流檢測傳感器存在容易發生準確度超差情況的問題，尤其是在現場長期作業的情況下，現有電流檢測裝置所普遍存在的受現場環境溫度、時間、位置和外磁場等諸多因素的影響較大，其長期穩定性、可靠性和安全性等指標難以滿足行業要求的問題；實現對現場長期工作的直流大電流傳感器進行快捷、經濟且準確的誤差檢測與量值傳遞，提高電流檢測裝置的測量精度，提高其安裝方便程度，滿足供電系統的安全運作和穩定運行的需要。[0028]如上所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置在電解鋁、電解銅、電冶煉或電鍍領域的電化工領域其現場長期工作的電流檢測傳感器的檢測校驗中的應用。
[0029]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0030]本發明提供了一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，其在原理上採用了全光纖光路與全數字閉環控制技術相結合的技術，使得測量精度高、頻帶寬且無飽和現象，能夠準確測量直流電流和高次諧波；並且基於安培環路定律，避免臨近磁場的幹擾，理想地克服了傳統直流電流傳感器的不足；其以高精度光纖電流檢測傳感模塊為基礎，解決了傳統電流傳感器所普遍存在的穩定性差，易受溫度、外磁場和振動幹擾等技術難題；在電流檢測中採用光纖敏感環結構，使得其尺寸調節方便且安裝方式靈活。
[0031]本發明提供的光纖電流傳感器現場校驗裝置，其調製器的調製信號與閉環信號分開，分別施加在調製器的兩個臂上，從而因為交叉耦合的信號是固定的，所以僅會引入一個固定的很小的偏置信號，且這一誤差能夠通過校零的方法輕鬆的進行補償，以解決現有的調製器由於微弱電信號交叉耦合所導致的例如直流小電流測量的閉鎖問題，以及通過增加電信號抖動或者進行隨機調製的方法只能減小閉鎖現象，卻不能從根本上對其進行消除，從而導致整體的測量精度難以達到0.05%的問題，從而有效提高整體的檢測靈敏度和校驗精度。
[0032]本發明提供的光纖電流傳感器現場校驗裝置，其圍繞導電母線的光纖傳感頭採用一根直徑4mm的光纖，使得現場安裝不受磁力影響，且安裝方便安全，此外，全數字傳輸也能夠減少傳輸誤差。
[0033]本發明提供的光纖電流傳感器現場校驗裝置，其信號傳輸採用全數位化處理，其信號校準操作採用電腦處理，且通過參數設置為同一比例關係信號，然後將兩信號在同一坐標平面對比誤差值，使得測量過程中每一個測量點的檢測結果數據及曲線圖表都能夠實時、直觀、方便地讀取和存儲，並且還能夠通過印表機打出報表。
[0034]本發明還提供了一種光纖電流傳感器現場校驗裝置的使用方法，其從光纖電流檢測傳感模塊的安裝和調試出發，通過合理設置控制步驟，操作簡便，能夠解決現場長期工作的直流大電流傳感器進行快捷、經濟且準確的誤差檢測與量值傳遞問題。
[0035]本發明還提供了 一種光纖電流傳感器現場校驗裝置在現場長期工作的電流檢測傳感器的檢測校驗中的應用，尤其是在電解鋁、電解銅、電冶煉或電鍍領域其現場長期工作的電流檢測傳感器的檢測校驗中的應用，以解決所述化工或有色金屬等電解行業中，其電流檢測傳感器存在容易發生準確度超差情況的問題，尤其是在現場長期作業的情況下，現有電流檢測裝置所普遍存在的受現場環境溫度、時間、位置和外磁場等諸多因素的影響較大，其長期穩定性、可靠性和安全性等指標難以滿足行業要求的問題；實現對現場長期工作的直流大電流傳感器進行快捷、經濟且準確的誤差檢測與量值傳遞，提高電流檢測裝置的測量精度，提高其安裝方便程度，滿足供電系統的安全運作和穩定運行的需要。
[0036]總體來說，本發明提供了一種光纖電流傳感器現場校驗裝置及其使用方法和應用，解決所述化工或有色金屬等電解行業中，其電流檢測傳感器存在容易發生準確度超差情況的問題，尤其是在現場長期作業的情況下，現有電流檢測裝置所普遍存在的受現場環境溫度、時間、位置和外磁場等諸多因素的影響較大，其長期穩定性、可靠性和安全性等指標難以滿足行業要求的問題，同時解決現有的調製器由於微弱電信號交叉耦合所導致的例如直流小電流測量的閉鎖問題，以及通過增加電信號抖動或者進行隨機調製的方法只能減小閉鎖現象，卻不能從根本上對其進行消除，從而導致整體的測量精度難以達到0.05%的問題；實現對現場長期工作的直流大電流傳感器進行快捷、經濟且準確的誤差檢測與量值傳遞；其具有安全性能好、測量動態範圍大、頻率響應度高、體積小、重量輕等優點；其最大電流測量範圍可以達到IOOOkA,準確度可以達到0.01% ;能夠提高電流檢測裝置的測量精度，提高其安裝檢測方便程度，滿足供電系統的安全運作和穩定運行的需要。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1是本發明的光纖電流傳感器現場校驗裝置的結構示意圖；
[0038]圖2是現有技術中的光電調製器的結構示意圖；
[0039]圖3是本發明的光纖電流傳感器現場校驗裝置的光電調製器的結構示意圖。
[0040]圖中，I為光源，2為調製器,3為傳輸光纖,4為1/4波長濾波器,5為光纖傳感頭，6為反射鏡，7為光電探測器，8為被校驗傳感器，9為光纖電流檢測處理及顯示模塊，10為信號電極，11為地電極，12為調製和閉環疊加輸入信號，13為地信號，14為調製輸入信號，15為閉環輸入信號。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步說明:
[0042]實施例1:
[0043]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，包括相連接的光纖電流檢測傳感模塊和光纖電流檢測處理及顯示模塊9，所述光纖電流檢測傳感模塊採用對參考光進行調製後再與被檢測信號進行比較處理得出校驗結果的閉環控制模式。
[0044]實施例2:
[0045]如圖1所示，一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例1，所不同的是，所述光纖電流檢測傳感模塊由光源1、線性偏光器、偏振分離器、調製器2、傳輸光纖3、1/4波長濾波器4、光纖傳感頭5、反射鏡6和光電探測器7組成；所述光纖傳感頭5與被校驗傳感器8圍繞在同一條導電母線上；所述光源I通過線性偏光器和偏振分離器與調製器2相連接，所述調製器2又與傳輸光纖3相連接，所述傳輸光纖3又與1/4波長濾波器4相連接，所述1/4波長濾波器4又與光纖傳感頭5相連接，所述光纖傳感頭5又與放射鏡相連接；所述光源I還與光電探測器7相連接，所述光電探測器7又與光纖電流檢測處理及顯示模塊9相連接；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊9又與被校驗傳感器8相連接；所述光源I發出的光被傳至線性偏光器，經偏振分離器後被傳至調製器2，調製器2記錄波長傳至傳輸光纖3，傳輸光纖3將光信號傳至1/4波長濾波器4，1/4波長濾波器4使得光信號產生右旋偏振光和左旋偏振光並傳至圍繞導電母線的光纖傳感頭5，經圍繞導電母線的光纖傳感頭5傳輸後受監測電流磁場波相位發生變化並傳至反射鏡6，此時光信號被反射鏡6反射回去，並依次經過1/4波長濾波器4、傳輸光纖3和調製器2到達光電探測器7 ;光電探測器7及電子器件檢測出光波的相位漂移，所述光波的相位漂移與導線的電流成正比，經過光/電轉換後所得電流數值的數位訊號傳至光纖電流檢測處理模塊，所述光纖電流檢測處理及顯示模塊9將上述數位訊號與被校驗傳感器8傳輸的模擬信號通過校驗軟體進行比較處理得出校驗結果。
[0046]實施例3:
[0047]如圖1和圖3所示，一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例2，所不同的是，所述調製器2的調製信號與閉環信號分開，分別施加在調製器2的兩個臂上。
[0048]實施例4:
[0049]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例2，所不同的是，所述光纖傳感頭5米用一根直徑為4mm的傳感光纖。
[0050]實施例5:
[0051]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例4，所不同的是，所述傳感光纖包括光纖和套在其外的柔性保護層；所述柔性保護層採用由石英材料製成的套管；所述光纖與柔性保護層之間填充有潤滑材料。
[0052]實施例6:
[0053]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例4，所不同的是，所述傳感光纖採用退火光纖。
[0054]實施例1:
[0055]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例4，所不同的是，所述傳感光纖採用圓雙折射光纖。
[0056]實施例8:
[0057]—種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例4，所不同的是，所述傳感光纖採用低雙折射光纖；所述光纖電流檢測傳感模塊設有支架，並通過支架固定在導電母線上。
[0058]實施例9:
[0059]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例4，所不同的是，所述支架採用輕便、絕緣且無磁性材料製成；所述支架上設有光纖槽，所述光纖傳感頭5放置在光纖槽中。
[0060]實施例10:
[0061]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例9，所不同的是，所述支架包括均具有光纖槽的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分可拆卸地連接成環繞所述導體母線一圈的閉合環狀結構，所述第一部分的光纖槽與所述第二部分的光纖槽組合成閉合環狀，用於放置所述光纖傳感頭5。
[0062]實施例11:
[0063]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例9，所不同的是，所述支架的第一部分為U形結構，此U形結構由均具有光纖槽的三個直連臂和兩個轉角臂相連接形成；所述支架的第二部分由均具有光纖槽的兩個轉角臂和一個直連臂相連接形成；所述第二部分的各個轉角臂均與所述第一部分的一個直連臂相連接，所述第一部分與第二部分連接成所述閉合環狀結構。
[0064]實施例12:
[0065]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例9，所不同的是，所述支架固定設置在所述導體母線上下兩側的橫梁上；所述光纖傳感頭5安裝在支架上固定的環繞起始位置處。
[0066]實施例13:[0067]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，包括光纖電流檢測傳感模塊和光纖電流檢測處理及顯示模塊9，所述光纖電流檢測傳感模塊由光源1、線性偏光器、偏振分離器、調製器
2、傳輸光纖3、1/4波長濾波器4、光纖傳感頭5、反射鏡6和光電探測器7組成；所述光纖傳感頭5與被校驗傳感器8圍繞在同一條導電母線上；所述光源I通過線性偏光器和偏振分離器與調製器2相連接，所述調製器2又與傳輸光纖3相連接，所述傳輸光纖3又與1/4波長濾波器4相連接，所述1/4波長濾波器4又與光纖傳感頭5相連接，所述光纖傳感頭5又與放射鏡相連接；所述光源I還與光電探測器7相連接，所述光電探測器7又與光纖電流檢測處理及顯示模塊9相連接；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊9又與被校驗傳感器8相連接；所述光源I發出的光被傳至線性偏光器，經偏振分離器後被傳至調製器2，調製器2記錄波長傳至傳輸光纖3，傳輸光纖3將光信號傳至1/4波長濾波器4，1/4波長濾波器4使得光信號產生右旋偏振光和左旋偏振光並傳至圍繞導電母線的光纖傳感頭5，經圍繞導電母線的光纖傳感頭5傳輸後受監測電流磁場波相位發生變化並傳至反射鏡6，此時光信號被反射鏡6反射回去，並依次經過1/4波長濾波器4、傳輸光纖3和調製器2到達光電探測器7 ;光電探測器7及電子器件檢測出光波的相位漂移，所述光波的相位漂移與導線的電流成正比，經過光/電轉換後所得電流數值的數位訊號傳至光纖電流檢測處理模塊，所述光纖電流檢測處理及顯示模塊9將上述數位訊號與被校驗傳感器8傳輸的模擬信號通過校驗軟體進行比較處理得出校驗結果；所述調製器2的調製信號與閉環信號分開，分別施加在調製器2的兩個臂上；所述光纖傳感頭5採用一根直徑為4_的傳感光纖；所述傳感光纖包括光纖和套在其外的柔性保護層；所述柔性保護層採用由石英材料製成的套管；所述光纖與柔性保護層之間填充有潤滑材料；所述傳感光纖採用單模光纖；所述光纖電流檢測傳感模塊設有支架，並通過支架固定在導電母線上；所述支架採用輕便、絕緣且無磁性材料製成；所述支架上設有光纖槽，所述光纖傳感頭5放置在光纖槽中；所述支架包括均具有光纖槽的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分可拆卸地連接成環繞所述導體母線一圈的閉合環狀結構，所述第一部分的光纖槽與所述第二部分的光纖槽組合成閉合環狀，用於放置所述光纖傳感頭5 ;所述支架固定設置在底座上；所述光纖傳感頭5安裝在支架上固定的環繞起始位置處。
[0068]實施例14:
[0069]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例13，所不同的是，所述傳輸光纖3與光纖傳感頭5為固定連接結構；所述傳輸光纖3設置在操作箱中；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊9採用電腦；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊9還連接設有印表機；光源I發出的光信號是通過波導傳至線性偏光器；所述光源I採用SLD光源I ;所述相位調製器2採用PZT調製器2 ;所述1/4波長濾波器4採用全光纖波片；所述光源1、線性偏光器、偏振分離器、調製器2、傳輸光纖3、1/4波長濾波器4、圍繞導電母線光纖、反射鏡6和光電探測器7之間採用全光纖連接；所述光纖電流檢測傳感模塊還包括溫度傳感器。
[0070]實施例15:
[0071]一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例13，所不同的是，所述光源I採用LED光源1，所述相位調製器2採用光電調製器2，所述1/4波長濾波器4採用全光纖波片。
[0072]實施例16:
[0073]—種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例15，所不同的是，，所述相位調製器2採用集成光學調製器2。
[0074]實施例17:
[0075]—種光纖電流傳感器現場校驗裝置，同實施例13，所不同的是，所述溫度傳感器設置在所述支架上，以檢測所述光纖電流檢測傳感模塊的溫度並將此溫度信號傳至所述光纖電流檢測處理及顯示模塊9。
[0076]實施例18:
[0077]所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0078]第一步，將光纖電流檢測傳感模塊安裝在支架上，並固定在與被校驗傳感器8同一根的導電母線上；所述支架採用輕便、絕緣且無磁性材料製成；
[0079]第二步，將光纖傳感頭5固定安裝；
[0080]第三步，將被校驗傳感器8輸出的模擬信號引到光纖電流檢測處理及顯示模塊9的對應埠上；
[0081]第四步，通過光纖電流檢測處理及顯示模塊9設置界面為與被校驗傳感器8相同的量程，並且對應比例輸出信號；
[0082]第五步，設置完成後，通過確定指令自動回到校準界面，通過增大或減小導電母線的電流以自動顯示測量位置處光纖電流檢測傳感模塊的測量值、被校驗傳感器8的測量值、其二者的差值百分比、波形曲線圖，以及校驗檢測時的溫度和溼度情況；
[0083]第六步，增大或減小導電母線的電流時，改變檢測校驗位置點並停頓，重複上述第五步。
[0084]實施例19:
[0085]所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置的使用方法，同實施例17，所不同的是，第六步後，還包括以下步驟:
[0086]第七步，通過印表機列印出校驗結果報告單，所述校驗結果報告單上的檢測結果自動按照差值百分比為10%、20%、30%、40%、50%，60%、70%、80%、90%和100%進行分類報表。
[0087]實施例20:
[0088]所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置在電解鋁、電解銅、電冶煉或電鍍領域的電化工領域其現場長期工作的電流檢測傳感器的檢測校驗中的應用。
[0089]上述具體實施例只是為了更好地理解本發明而作的詳細說明。顯然在不超出權利要求限定範圍可對本發明進行不同的變型和改型。因此，上述實施例只具有例示性的而不具有限制的意義。
【權利要求】
1.一種光纖電流傳感器現場校驗裝置，包括相連接的光纖電流檢測傳感模塊和光纖電流檢測處理及顯示模塊(9)，其特徵在於:所述光纖電流檢測傳感模塊採用對參考光進行調製後再與被檢測信號進行比較處理得出校驗結果的閉環控制模式。
2.如權利要求1所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置，其特徵在於:所述光纖電流檢測傳感模塊由光源(I)、線性偏光器、偏振分離器、調製器(2)、傳輸光纖(3)、1/4波長濾波器(4)、光纖傳感頭(5)、反射鏡(6)和光電探測器(7)組成；所述光纖傳感頭(5)與被校驗傳感器(8)圍繞在同一條導電母線上；所述光源(I)通過線性偏光器和偏振分離器與調製器(2)相連接，所述調製器(2)又與傳輸光纖(3)相連接，所述傳輸光纖(3)又與1/4波長濾波器(4)相連接，所述1/4波長濾波器(4)又與光纖傳感頭(5)相連接，所述光纖傳感頭(5)又與放射鏡相連接；所述光源(I)還與光電探測器(7)相連接，所述光電探測器(7)又與光纖電流檢測處理及顯示模塊(9)相連接；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊(9)又與被校驗傳感器(8)相連接；所述光源(I)發出的光被傳至線性偏光器，經偏振分離器後被傳至調製器(2)，調製器(2)記錄波長傳至傳輸光纖(3)，傳輸光纖(3)將光信號傳至1/4波長濾波器(4), 1/4波長濾波器(4)使得光信號產生右旋偏振光和左旋偏振光並傳至圍繞導電母線的光纖傳感頭(5)，經圍繞導電母線的光纖傳感頭(5)傳輸後受監測電流磁場波相位發生變化並傳至反射鏡(6)，此時光信號被反射鏡(6)反射回去，並依次經過1/4波長濾波器(4)、傳輸光纖(3)和調製器(2)到達光電探測器(7);光電探測器(7)及電子器件檢測出光波的相位漂移，所述光波的相位漂移與導線的電流成正比，經過光/電轉換後所得電流數值的數位訊號傳至光纖電流檢測處理模塊，所述光纖電流檢測處理及顯示模塊(9)將上述數位訊號與被校驗傳感器(8)傳輸的模擬信號通過校驗軟體進行比較處理得出校驗結果。
3.如權利要求1所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置，其特徵在於:所述調製器(2)的調製信號與閉環信號分開 ，分別施加在調製器(2)的兩個臂上。
4.如權利要求1所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置，其特徵在於:所述光纖傳感頭(5)米用一根直徑為4mm的傳感光纖。
5.如權利要求4所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置，其特徵在於:所述傳感光纖採用單模光纖或圓雙折射光纖或低雙折射光纖或退火光纖，所述傳感光纖包括光纖和套在其外的柔性保護層；所述柔性保護層採用由石英材料製成的套管；所述光纖與柔性保護層之間填充有潤滑材料。
6.如權利要求1-5任一項所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置，其特徵在於:所述光纖電流檢測傳感模塊設有支架，並通過支架固定在導電母線上；所述支架採用輕便、絕緣且無磁性材料製成；所述支架固定設置在底座上或固定設置在所述導體母線上下兩側的橫梁上；所述支架上設有光纖槽，所述光纖傳感頭(5)放置在光纖槽中；所述光纖傳感頭(5)安裝在支架上固定的環繞起始位置處；所述支架包括均具有光纖槽的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分可拆卸地連接成環繞所述導體母線一圈的閉合環狀結構，所述第一部分的光纖槽與所述第二部分的光纖槽組合成閉合環狀，用於放置所述光纖傳感頭(5);或者所述支架的第一部分為U形結構，此U形結構由均具有光纖槽的三個直連臂和兩個轉角臂相連接形成；所述支架的第二部分由均具有光纖槽的兩個轉角臂和一個直連臂相連接形成；所述第二部分的各個轉角臂均與所述第一部分的一個直連臂相連接，所述第一部分與第二部分連接成所述閉合環狀結構。
7.如權利要求1-5任一項所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置，其特徵在於:所述傳輸光纖(3)與光纖傳感頭(5)為固定連接結構；所述傳輸光纖(3)設置在操作箱中；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊(9)採用電腦；所述光纖電流檢測處理及顯示模塊(9)還連接設有印表機；光源(I)發出的光信號是通過波導傳至線性偏光器；所述光源(I)採用SLD光源(I)或LED光源(I)，所述相位調製器(2 )採用PZT調製器(2 )或光電調製器(2 )或集成光學調製器(2)，所述1/4波長濾波器(4)採用全光纖波片；所述光源(I)、線性偏光器、偏振分離器、調製器(2)、傳輸光纖(3)、1/4波長濾波器(4)、圍繞導電母線光纖、反射鏡(6)和光電探測器(7)之間採用全光纖連接；所述光纖電流檢測傳感模塊還包括溫度傳感器；所述溫度傳感器設置在所述支架上，以檢測所述光纖電流檢測傳感模塊的溫度並將此溫度信號傳至所述光纖電流檢測處理及顯示模塊(9 )。
8.一種光纖電流傳感器現場校驗裝置的使用方法，包括以下步驟: 第一步，將光纖電流檢測傳感模塊安裝在支架上，並固定在與被校驗傳感器(8)同一根的導電母線上；所述支架採用輕便、絕緣且無磁性材料製成； 第二步，將光纖傳感頭(5)固定安裝； 第三步，將被校驗傳感器(8)輸出的模擬信號引到光纖電流檢測處理及顯示模塊(9)的對應埠上； 第四步，通過光纖電流檢測處理及顯示模塊(9)設置界面為與被校驗傳感器(8)相同的量程，並且對應比例輸出信號； 第五步，設置完成後，通過確定指令自動回到校準界面，通過增大或減小導電母線的電流以自動顯示測量位置處光纖電流檢測傳感模塊的測量值、被校驗傳感器(8)的測量值、其二者的差值百分比、波形曲線圖，以及校驗檢測時的溫度和溼度情況； 第六步，增大或減小導電母線的電流時，改變檢測校驗位置點並停頓，重複上述第五`止/J/ o
9.如權利要求8所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置的使用方法，其特徵在於:第六步後，還包括以下步驟: 第七步，通過印表機列印出校驗結果報告單，所述校驗結果報告單上的檢測結果自動按照差值百分比為10%、20%、30%、40%、50%，60%、70%、80%、90%和100%進行分類報表。
10.如權利要求1-7任一項所述的光纖電流傳感器現場校驗裝置在電解鋁、電解銅、電冶煉或電鍍領域的電化工領域其現場長期工作的電流檢測傳感器的檢測校驗中的應用。
【文檔編號】G01R35/00GK103616651SQ201310182567
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年5月17日 優先權日:2013年4月1日
【發明者】龔文俊, 裴朝陽, 李純樸, 李耿, 高立節 申請人:湖北迅迪科技有限公司