一種新型光纖電流傳感器

本文提出了一種新型的干涉式光纖電流傳感器. 該系統(tǒng)光路為相位壓縮結(jié)構(gòu), 有大的動態(tài)測量范圍, 采用具有穩(wěn)定的正交狀態(tài)的Sagnac 干涉儀, 能夠自動消除由偏振產(chǎn)生的信號衰弱現(xiàn)象和光纖所固有的雙折射、外界溫度變化產(chǎn)生的干擾.
隨著電力系統(tǒng)電壓等級與傳輸控制要求的不斷提高, 傳統(tǒng)的電流互感器暴露出來很多問題, 已不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要[ 1 ]. 與此同時, 各種光纖電流傳感器相繼出現(xiàn)[ 2, 3 ] , 如基于電光效應(yīng)的馬赫2澤德爾干涉儀和麥克爾遜干涉儀電流傳感器, 以及基于法拉第效應(yīng)的Sagnac 干涉儀電流傳感器, 但是這些傳感器都有各種各樣的問題, 如兩束光之間的相位差很難得到穩(wěn)定的正交狀態(tài)[ 4 ]; 相對偏振狀態(tài)對被測信號的削弱; 動態(tài)測量范圍狹小不能夠滿足故障電流時對大電流的測量要求; 光學(xué)材料的費德爾常數(shù)隨環(huán)境溫度變化[ 5 ]等. 對于馬赫2澤德爾干涉儀和麥克爾遜干涉儀, 具有3×3 光纖耦合器Sagnac 干涉儀能夠?qū)崿F(xiàn)正交干涉狀態(tài), 然而后級需要復(fù)雜的信號處理[ 6, 7 ]. 針對上述情況, 本文提出了一種新穎的干涉結(jié)構(gòu), 采用無源相位壓縮技術(shù), 使該干涉儀的線性范圍比普通的馬赫2澤德爾干涉儀擴大數(shù)百倍[ 9 ] ,不使用3×3 光纖耦合器而使用一個L iN bO 3 相位調(diào)制器(PM ) 提供精確P?2 的相位差, 這樣信號處理部分就變得相對簡單易行, 由于采用Sagnac 干涉結(jié)構(gòu), 能自動消除光纖所固有的雙折射和外界溫度變化產(chǎn)生的干擾[ 1 ] , 采用了非偏振的寬帶光源的光纖消偏器抑制了偏振信號衰減. 另外, 該干涉儀可以利用時分復(fù)用技術(shù)很簡單地改裝成多相電流傳感系統(tǒng)[ 11 ].