The invention discloses a closed-loop control device and method of a metro/coal mine stray current optical fiber sensor, which realizes low-cost non-contact measurement of stray current in metro/coal mine. The device consists of a broadband light source, an optical fiber loop, a polarization modulator, a delay optical fiber, a sensing optical fiber, an optical fiber reflector, an optical fiber skeleton, a photoelectric detector and a control unit. A closed-loop control method is proposed, in which the rotation angle of polarization modulator to the input linear polarized light is equal to the rotation angle of the measured current, and the direction is opposite. The linearity of the sensor is improved, the dynamic range of the sensor is broadened, the cost of the sensor is reduced, and the optical structure of the sensor is optimized. The method has strong anti-electromagnetic interference ability and intrinsic flameproof insulation. Advantage.
【技术实现步骤摘要】
一种地铁/煤矿杂散电流光纤传感器闭环控制装置及方法
本专利技术属于地铁/煤矿危险物理量传感
，尤其涉及一种地铁/煤矿杂散电流光纤传感器闭环控制装置及方法。
技术介绍
地铁杂散电流会对土建结构钢筋、设备金属外壳和金属管线产生电化学腐蚀，影响土建结构、设备和金属管线的使用寿命；而煤矿杂散电流会引起电雷管的超前爆炸、诱发矿井瓦斯粉尘爆炸事故、腐蚀煤矿金属管道；因此亟需研究可靠、准确、安全的地铁/煤矿杂散电流传感装置及方法。由于地铁和煤矿具有强电磁干扰、对本质安全高要求等特征，而光纤电流传感技术具备本征绝缘、本质安全以及抗强电磁干扰的优点，非常适合地铁/煤矿杂散电流的监测。相位干涉式光纤电流互感器是光纤电流传感技术的典型代表，按照连接顺序依次由光源、光纤耦合器、光纤起偏器、相位调制器、延迟线圈、四分之一波片、传感线圈、光电探测器和控制单元组成，光源的输出光经过光纤耦合器和光纤起偏器后形成线偏振光，线偏振光经过45°熔点后形成幅值相等、相位相同的正交线偏振光进入相位调制器，经过相位调制器调制的两束正交线偏振光经延迟线圈后进入四分之一波片，分别形成左旋和右旋两束圆偏振光...
【技术保护点】
1.一种地铁/煤矿杂散电流光纤传感器闭环控制装置，其特征在于：该装置由宽带光源(1)、光纤环形器(2)、偏振调制器(3)、延迟光纤(4)、传感光纤(5)、光纤反射镜(6)、光纤骨架(7)、光电探测器(8)和控制单元(9)组成；宽带光源(1)与光纤环形器(2)的端口(21)连接，光纤环形器(2)的端口(22)与偏振调制器(3)的端口(31)连接，偏振调制器(3)的端口(32)与延迟光纤(4)连接，延迟光纤(4)与传感光纤(5)连接，传感光纤(5)和光纤反射镜(6)连接，传感光纤(5)缠绕在光纤骨架(7)上，光纤骨架(7)穿过载流导体(10)，光纤环形器(2)的端口(23)与光...
【技术特征摘要】
1.一种地铁/煤矿杂散电流光纤传感器闭环控制装置，其特征在于：该装置由宽带光源(1)、光纤环形器(2)、偏振调制器(3)、延迟光纤(4)、传感光纤(5)、光纤反射镜(6)、光纤骨架(7)、光电探测器(8)和控制单元(9)组成；宽带光源(1)与光纤环形器(2)的端口(21)连接，光纤环形器(2)的端口(22)与偏振调制器(3)的端口(31)连接，偏振调制器(3)的端口(32)与延迟光纤(4)连接，延迟光纤(4)与传感光纤(5)连接，传感光纤(5)和光纤反射镜(6)连接，传感光纤(5)缠绕在光纤骨架(7)上，光纤骨架(7)穿过载流导体(10)，光纤环形器(2)的端口(23)与光电探测器(8)的端口(81)连接，光电探测器(8)的端口(82)与控制单元(9)的端口(91)连接，偏振控制器(3)的端口(33)与控制单元(9)的端口(92)连接。2.根据权利要求1所述的一种地铁/煤矿杂散电流光纤传感器闭环控制装置，其特征在于：所述光纤环形器(2)的端口(21)与(22)之间的传输光路具备单向性，传输光路的消光比≥28dB；光纤环形器(2)的端口(22)与(23)之间的传输光路具备单向性，且传输光路的消光比≥28dB。3.根据权利要求1所述的一种地铁/煤矿杂散电流光纤传感器闭环控制装置，其特征在于：所述偏振调制器(3)由偏振面可调角度旋转模块(34)和偏振面固定角度旋转模块(35)组成；所述端口(22)输出的线偏振光从端口(31)进入偏振调制器(3)，依次经过偏振面可调角度旋转模块(34)和偏振面固定角度旋转模块(35)，从端口(32)输出，进入延迟光纤(4)；线偏振光经延迟光纤(4)进入传感光纤(5)，受到载流导体(10)上电流所激发磁场的作用，经过光纤反射镜(6)返回传感光纤(5)，再经过延迟光纤(4)输出；延迟光纤(4)输出的线偏振光从端口(32)进入偏振调制器(3)，依次经过偏振面固定角度旋转模块(35)和偏振面可调角度旋转模块(34)，从端口(31)输出。4.根据权利要求3所述的一种地铁/煤矿杂散电流光纤传感器闭环控制装置，其特征在于：所述偏振面可调角度旋转模块(34)由螺线管(341)和磁致旋光晶体(342)组成；所述控制单元(9)通过端口(92)输出调制电压，调制电压经端口(33)加载在螺线管(341)并在螺线管(341)内激发产生磁场，该磁场使通过磁致旋光晶体(342)的线偏振光旋转，旋转角度与螺线管(341)激发的磁场强...
【专利技术属性】
技术研发人员：许少毅，邢方方，李威，王禹桥，陈瑶，薛宏宇，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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