一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正装置，用于对光纤电流传感器输出端所输出的反馈相移进行非线性校正；反馈相移非线性校正装置包括校正系数发生器、第一乘加器和第二乘加器；校正系数发生器输入端与光纤电流传感器输出端连接，校正系数发生器输出端与第一乘加器一输入端连接，第一乘加器另一输入端与光纤电流传感器输出端连接，第一乘加器输出端与第二乘加器一输入端连接，第二乘加器另一输入端与光纤电流传感器输出端连接，第二乘加器输出端输出校正后的反馈相移。本实用新型专利技术还提供一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正系统，改善柔性光纤电流传感器在大动态范围内的线性度。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正装置及系统
本技术涉及光纤电流传感
，尤其涉及一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正装置及系统。
技术介绍
大电流技术在冶金、电力、国防军工、可控核聚变研究等领域应用广泛，准确的电流测量与安全生产、节能减排、产品质控及重大科学研究密切相关。基于Faraday磁光效应的干涉型光纤电流传感器具有测量精度高、动态范围大、频响范围宽(可同时测量交流和直流电流)、抗外磁场干扰能力强、便携性好等特点，在大电流测量领域具有广阔的应用前景。超大电流载流母线往往很难断开，要求大电流传感器可以开口安装。柔性光纤电流传感器是将传感光纤封装为柔性光缆，可在不断开载流母线的条件下以一定的圈数直接围绕被测电流形成敏感环路，很好地满足了大电流在线测量的实际需求。光纤电流传感器采用反射式Sagnac干涉仪作为传感光路，利用1/4波片将两束正交的线偏振光转变为左旋和右旋圆偏振光，两束正交的圆偏振光在首尾闭合的光纤敏感环中往返传输，产生与被测电流成正比的相位差。由于光路结构的互易性，两束信号光的干涉光强仅携带被测电流产生的Faraday相移。干涉光强由光电探测器转化为电信号。在信号处理方面，传感器采用闭环信号检测技术，检测系统从干涉光强中解调出Faraday相移，并实时产生与之大小相等，符号相反的反馈相移，将系统锁定在正交工作点上，保证传感器在大动态范围内具有高线性度。反馈相移同时将作为传感器的输出。为抑制光纤弯曲造成的线性双折射的影响，柔性光纤电流传感器通常采用椭圆双折射光纤作为传感光纤。该光纤是由保偏光纤预制棒拉丝的同时旋转形成的，其双折射主轴沿光纤轴向呈螺旋分布，螺距的大小由旋转周期和拉丝速度决定。描述这种光纤特性的两个重要参数是螺距Lt和线拍长Lb(未旋转状态下保偏光纤的拍长)，定义η＝2Lt/Lb。椭圆双折射光纤的偏振本征模式是两束正交的椭圆偏振光，其椭圆度与η有关，η越大，偏振本征模越趋近于圆偏振光。理想情况下，传感光纤的偏振本征模式为左旋、右旋圆偏振光，传感器闭环系统检测到的相位差仅为被测电流成产生的Faraday相移，反馈相移与被测电流成正比。但是，实际中η并不容易做到很大，通常在1～5之间。在这种情况下，进入椭圆双折射光纤的圆偏振光无法保持偏振态，传感器闭环系统检测到的相位差除与被测电流产生的Faraday相移有关外，还与由线拍长和螺距决定的线性双折射和圆双折射有关，反馈相移与被测电流之间为非线性关系，且被测电流越大，非线性越显著，严重影响了传感器在大动态范围内的测量准确度。现有柔性光纤电流传感器普遍存在非线性问题，无法保证大动态范围内的测量准确度。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题之一，在于提供一种光纤电流传感器反馈相移非线性的校正装置，使得柔性光纤电流传感器闭环检测系统产生的反馈相移与被测电流之间恢复线性关系，改善柔性光纤电流传感器在大动态范围内的线性度。本技术的问题之一，是这样实现的：一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正装置，用于对光纤电流传感器的输出端所输出的反馈相移进行非线性校正；其特征在于：所述反馈相移非线性校正装置包括校正系数发生器、第一乘加器和第二乘加器；所述校正系数发生器的输入端与光纤电流传感器的输出端连接，所述校正系数发生器的输出端与第一乘加器的一输入端连接，所述第一乘加器的另一输入端与光纤电流传感器的输出端连接，所述第一乘加器的输出端与第二乘加器的一输入端连接，所述第二乘加器的另一输入端与光纤电流传感器的输出端连接，所述第二乘加器的输出端输出校正后的反馈相移。本技术要解决的技术问题之二，在于提供一种光纤电流传感器反馈相移非线性的校正系统，使得柔性光纤电流传感器闭环检测模块产生的反馈相移与被测电流之间恢复线性关系，改善柔性光纤电流传感器在大动态范围内的线性度。本技术的问题之二，是这样实现的：一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正系统，包括反馈相移非线性测试设备、光纤电流传感器和反馈相移非线性校正装置，所述反馈相移非线性校正装置包括校正系数发生器、第一乘加器和第二乘加器；所述反馈相移非线性测试设备与光纤电流传感器连接，所述光纤电流传感器的输出端输出反馈相移，其输出端分别与校正系数发生器的输入端、第一乘加器的一输入端和第二乘加器的一输入端连接，所述校正系数发生器的输出端与第一乘加器的另一输入端连接，所述第一乘加器的输出端与第二乘加器的另一输入端连接，所述第二乘加器的输出端输出校正后的反馈相移。进一步地，所述反馈相移非线性测试设备包括电流标准源、第一电源线、第二电源线及等安匝线圈，所述电流标准源的正极与第一电源线的输入端连接，所述第一电源线的输出端与等安匝线圈的输入端连接，所述等安匝线圈的输出端与第二电源线的输入端连接，所述第二电源线的输出端与电流标准源的负极连接，所述等安匝线圈绕设成M匝，所述光纤电流传感器围绕于等安匝线圈中。进一步地，所述光纤电流传感器包括柔性传感光缆、传感光路和闭环信号检测模块，所述柔性传感光缆围绕于等安匝线圈中形成N匝光纤敏感环，所述光纤敏感环还通过传感光路与闭环信号检测模块连接，所述闭环信号检测模块输出反馈相移，其输出端分别与校正系数发生器、第一乘加器和第二乘加器连接。进一步地，所述光纤敏感环由熊猫型椭圆双折射光纤、领结型椭圆双折射光纤、椭圆芯型椭圆双折射光纤或椭圆双折射光子晶体光纤封装而成。进一步地，所述光纤电流传感器为柔性电流传感器。本技术的优点在于：通过本技术使得柔性光纤电流传感器中闭环信号检测系统产生的反馈相移与被测电流之间恢复线性关系，提高了柔性光纤电流传感器在大动态范围内的线性度，改善了测量准确度。附图说明下面参照附图结合实施例对本技术作进一步的说明。图1为本技术一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正装置的结构示意图。图2为本技术一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正系统的结构示意图。图3为本技术中反馈相移非线性测试设备的结构示意图。图4为本技术一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正方法的执行流程图。图中标号说明：10-反馈相移非线性测试设备、11-电流标准源、12-第一电源线、13-第二电源线、14-等安匝线圈、20-反馈相移非线性补偿设备、21-校正系数发生器、22-第一乘加器、23-第二乘加器、30-(柔性)光纤电流传感器、31-柔性传感光缆、32-传感光路、33-闭环信号检测系统、34-光纤敏感环。具体实施方式为使得本技术更明显易懂，现以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图1所示，本技术的一种柔性光纤电流传感器反馈相移非线性校正装置，用于对光纤电流传感器30的输出端所输出的反馈相移进行非线性校正；所述反馈相移非线性校正装置20包括校正系数发生器21、第一乘加器22和第二乘加器23；所述校正系数发生器21的输入端与光纤电流传感器30的输出端连接，所述校正系数发生器21的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正装置，用于对光纤电流传感器的输出端所输出的反馈相移进行非线性校正；其特征在于：所述反馈相移非线性校正装置包括校正系数发生器、第一乘加器和第二乘加器；所述校正系数发生器的输入端与光纤电流传感器的输出端连接，所述校正系数发生器的输出端与第一乘加器的一输入端连接，所述第一乘加器的另一输入端与光纤电流传感器的输出端连接，所述第一乘加器的输出端与第二乘加器的一输入端连接，所述第二乘加器的另一输入端与光纤电流传感器的输出端连接，所述第二乘加器的输出端输出校正后的反馈相移。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正装置，用于对光纤电流传感器的输出端所输出的反馈相移进行非线性校正；其特征在于：所述反馈相移非线性校正装置包括校正系数发生器、第一乘加器和第二乘加器；所述校正系数发生器的输入端与光纤电流传感器的输出端连接，所述校正系数发生器的输出端与第一乘加器的一输入端连接，所述第一乘加器的另一输入端与光纤电流传感器的输出端连接，所述第一乘加器的输出端与第二乘加器的一输入端连接，所述第二乘加器的另一输入端与光纤电流传感器的输出端连接，所述第二乘加器的输出端输出校正后的反馈相移。


2.一种光纤电流传感器反馈相移非线性校正系统，其特征在于：包括反馈相移非线性测试设备、光纤电流传感器和反馈相移非线性校正装置，所述反馈相移非线性校正装置包括校正系数发生器、第一乘加器和第二乘加器；
所述反馈相移非线性测试设备与光纤电流传感器连接，所述光纤电流传感器的输出端输出反馈相移，其输出端分别与校正系数发生器的输入端、第一乘加器的一输入端和第二乘加器的一输入端连接，所述校正系数发生器的输出端与第一乘加器的另一输入端连接，所述第一乘加器的输出端与第二乘加器的另一输入端连接，所述第二乘加器的输出端输出校正后的反馈相移。


3.如权利要求2所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传生，邵海明，赵伟，王家福，梁波，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11