一种新型全光纤电子式电流互感器和一种光纤波片制造技术

本发明专利技术涉及光纤传感技术领域，特别是一种新型全光纤电子式电流互感器和一种光纤波片。该电流互感器包括光纤波片和信号处理装置，光纤波片包括波片本体、压电陶瓷和温度传感器，波片本体通过物理或化学的方法固定贴敷在所述压电陶瓷表面；压电陶瓷设置用于控制调节波片本体的尺寸，温度传感器用于检测波片本体的温度，信号处理装置的输出端连接温度传感器，信号处理装置的输出端连接压电陶瓷，通过温度传感器实时采集波片本体的温度信息并传输给信号控制装置，信号控制装置输出控制压电陶瓷，从而改变波片本体的尺寸，进而对波片本体形成了温度补偿式的控制，解决了由于温度变化导致的波片尺寸变化造成的测量精度降低的问题。

A New All-Optical Fiber Electronic Current Transformer and an Optical Fiber Waveplate

【技术实现步骤摘要】
一种新型全光纤电子式电流互感器和一种光纤波片
本专利技术涉及光纤传感
，特别是一种新型全光纤电子式电流互感器和一种光纤波片。
技术介绍
基于法拉第磁致旋光效应的全光纤电子式电流互感器相对于传统电磁式互感器相比，具有测量范围大、精度高、绝缘良好等诸多优势，日益受到国内外研究人员的重视。但由于光纤线性双折射、维尔德(Verdet)常数、光纤四分之一波片随温度变化，致使其在全温范围内(-40-85℃)测量精度降低，其中光纤线性双折射是光纤本身固有的，与制造工艺有关，在拉制光纤过程中可通过减少光纤固有双折射和光纤环退火等措施加以控制；Verdet常数随温度的变化有固定的变化规律，并且全光纤电子式电流互感器的全温范围内Verdet常数随温度变化导致的比例系数误差在0.7％以上；而光纤四分之一波片是由两段保偏光纤以45°对轴熔接后截取输出端光纤的四分之一拍长制作而成的，保偏光纤的拍长是其所处温度的函数，当温度发生变化时，波片的相位延迟角会改变，导致全光纤电流互感器精度变差，造成的全光纤电流互感器的比差在全温范围内达到2％以上。因此，对上述三者比较而言，光纤四分之一波片及维尔德常数受温度的影响是制约全光纤电流互感器在全温范围内使用的关键因素。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型全光纤电子式电流互感器和一种光纤波片，用以解决由于温度变化导致的波片尺寸变化造成的测量精度降低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种新型全光纤电子式电流互感器，包括波片和信号处理装置，所述波片包括波片本体，所述波片还包括用于控制调节所述波片本体的尺寸的波片尺寸调节模块和用于检测所述波片本体的温度的温度传感器，所述波片尺寸调节模块与所述波片本体固定连接，所述信号处理装置的温度信号输入端连接所述温度传感器，所述信号处理装置的控制信号输出端连接所述波片尺寸调节模块，根据所述波片本体的温度变化相应的调节所述波片本体的长度。本专利技术通过温度传感器实时采集波片本体的温度信息，并将温度信息传输给信号控制装置，根据温度的变化，信号控制装置输出控制信号控制波片尺寸调节模块，从而改变波片本体的尺寸，进而对波片本体形成了温度补偿式的控制，弥补了温度变化造成的波片形变，解决了由于温度变化导致的波片尺寸变化造成的测量精度降低的问题。作为本专利技术提供的一种新型全光纤电子式电流互感器的改进，所述波片尺寸调节模块为压电陶瓷，所述波片本体通过物理或化学的方法固定贴敷在所述压电陶瓷表面。作为本专利技术提供的一种新型全光纤电子式电流互感器的进一步改进，所述波片本体用光学固化胶贴敷在所述压电陶瓷表面。作为本专利技术提供的一种新型全光纤电子式电流互感器的再一步改进，所述波片本体为光纤四分之一波片。作为本专利技术提供的一种新型全光纤电子式电流互感器的再进一步改进，所述温度传感器为光纤温度传感器。本专利技术提供一种光纤波片，包括波片本体，还包括用于控制调节所述波片本体的尺寸的波片尺寸调节模块和用于检测所述波片本体的温度的温度传感器，所述波片尺寸调节模块与所述波片本体固定连接，所述温度传感器的温度信号输出端用于连接信号处理装置，所述波片尺寸调节模块的控制信号输入端用于连接信号处理装置，根据所述波片本体的温度变化相应的调节所述波片本体的长度。作为本专利技术提供的一种光纤波片的改进，所述波片尺寸调节模块为压电陶瓷，所述波片本体通过物理或化学的方法固定贴敷在所述压电陶瓷表面。作为本专利技术提供的一种光纤波片的进一步改进，所述波片本体用光学固化胶贴敷在所述压电陶瓷表面。作为本专利技术提供的一种光纤波片的再一步改进，所述波片本体为光纤四分之一波片。作为本专利技术提供的一种光纤波片的再进一步改进，所述温度传感器为光纤温度传感器。附图说明图1是一种新型全光纤电子式电流互感器的温度补偿结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。本专利技术提供一种新型全光纤电子式电流互感器，如图1所示，包括光纤波片和信号处理装置，其中光纤波片包括波片本体1、压电陶瓷2和温度传感器3，压电陶瓷2设置用于控制调节波片本体1的尺寸，温度传感器3用于检测波片本体1的温度，信号处理装置的输出端连接温度传感器，信号处理装置的输出端连接压电陶瓷2。在电路互感器中，信号处理装置还控制连接相位调制器。信号处理装置通过电压控制信号控制压电陶瓷2的形变量，从而控制波片本体1的尺寸，例如长度。波片本体1为一种光纤四分之一波片，全光纤电子式电流互感器在工作中，光纤四分之一波片引入的相位差为90°，其原理是由于存在双折射，偏振光在保偏光纤中传输时，其两个模式之间的相位延迟为：δ＝(2π/Lp)·z(1)式中Lp为保偏光纤的拍长；z为截取光纤的长度。由(1)式可知z必须精确的等于Lp/4，才能满足δ＝π/2的要求，当光纤四分之一波片温度发生变化时，其相位延迟也会随之变化即δ发生了变化，从而导致输出发生变化。由于光纤维尔德常数与温度有关，其变化直接影响到全光纤电子式电流互感器的输出，光纤维尔德常数与温度的关系可有下式(2)得出：由(2)可知，光纤维尔德常数随温度的变化可导致全光纤电流电子式电流互感器的比例误差达到0.7％以上。通过(1)式可知，光纤四分之一波片的长度直接影响到其引入的相位差变化量，进而可以调节全光纤电子式电流互感器的输出。将光纤四分之一波片贴敷在压电陶瓷2上，通过实时监测光纤四分之一波片的温度来实时控制加在压电陶瓷2上的电压，从而有效的改变压电陶瓷以及贴敷其上光纤四分之一波片的长度，抵消掉光纤四分之一波片及维尔德常数因受温度影响而导致的输出偏差。在实际应用中，优选将光纤四分之一波片用光学固化胶贴敷在压电陶瓷的表面，压电陶瓷的电压控制引线接至信号处理装置；优选温度传感器为光纤温度传感器，将光纤温度传感器贴敷固定在压电陶瓷表面靠近光纤四分之一波片的位置或任意可以准确测量光纤四分之一波片的温度的位置；光纤温度传感器获取到的温度信号需要通过光电转换模块将其转换为电信号后送入信号处理装置；从而达到了实时监测、快速响应、精确控制，完成温度补偿工作。光纤波片尺寸的调节不局限于压电陶瓷，还可以通过其他能够细微调控光纤波片长度的装置进行优化控制光纤波片尺寸。以上给出了本专利技术涉及的具体实施方式，但本专利技术不局限于所描述的实施方式。在本专利技术给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本专利技术中的相应技术手段基本相同、实现的专利技术目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型全光纤电子式电流互感器，包括波片和信号处理装置，所述波片包括波片本体，其特征在于，所述波片还包括用于控制调节所述波片本体的尺寸的波片尺寸调节模块和用于检测所述波片本体的温度的温度传感器，所述波片尺寸调节模块与所述波片本体固定连接，所述信号处理装置的温度信号输入端连接所述温度传感器，所述信号处理装置的控制信号输出端连接所述波片尺寸调节模块，根据所述波片本体的温度变化相应的调节所述波片本体的长度。

【技术特征摘要】
1.一种新型全光纤电子式电流互感器，包括波片和信号处理装置，所述波片包括波片本体，其特征在于，所述波片还包括用于控制调节所述波片本体的尺寸的波片尺寸调节模块和用于检测所述波片本体的温度的温度传感器，所述波片尺寸调节模块与所述波片本体固定连接，所述信号处理装置的温度信号输入端连接所述温度传感器，所述信号处理装置的控制信号输出端连接所述波片尺寸调节模块，根据所述波片本体的温度变化相应的调节所述波片本体的长度。2.根据权利要求1所述的新型全光纤电子式电流互感器，其特征在于，所述波片尺寸调节模块为压电陶瓷，所述波片本体通过物理或化学的方法固定贴敷在所述压电陶瓷表面。3.根据权利要求2所述的新型全光纤电子式电流互感器，其特征在于，所述波片本体用光学固化胶贴敷在所述压电陶瓷表面。4.根据权利要求1、2或3所述的新型全光纤电子式电流互感器，其特征在于，所述波片本体为光纤四分之一波片。5.根据权利要求4所述的新型全光...

【专利技术属性】
技术研发人员：田志国，池立江，袁亮，冉允喜，孙振世，张贺，寄晓栋，韩笑，魏少鹏，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41