一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法，包括以下步骤：利用激光器发出光信号，依次经过起偏器、磁光晶体、S波片和检偏器，在待测电流作用下，输出信号叠加了温漂噪声与法拉第磁致旋光角，形成了平移的条形光斑；通过图像传感器定位条形光斑的位移量进行温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量；根据叠加角的测量值计算当前光学电流传感器输出的待测交流电流值，并通过最小二乘法正弦拟合输出电流的波形；计算波形中相邻波峰

【技术实现步骤摘要】
一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法


[0001]本专利技术涉及一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法，属于光学电流传感器校正


技术介绍

[0002]光学电流传感器采用光学传感技术，与电磁式电流互感器相比具有绝缘性能好、响应速度快、无暂态磁饱和、使用频带宽、信号数字化等优点，应用前景良好。但是，温度变化与震动在磁光晶体和传输光纤中产生应力线双折射即温漂噪声，并叠加在法拉第磁致旋光角上，引入测量误差。现有光学电流传感器均采用基于马吕斯定律的偏光干涉检测模式，其法拉第磁致旋光角的测量范围较小，导致温漂噪声对测量结果的影响权重变大，甚至淹没了有效信息。另外，偏光干涉检测模式使得法拉第磁致旋光角与温漂噪声非线性叠加在一起，使得噪声信号难以分离与补偿，严重损害了光学电流传感器测量的准确性与稳定性。
[0003]为了解决温漂噪声的问题，现有研究提出了诸多方法，如采用新型特殊光纤作为传感光纤，经过特殊工艺加工的光纤可以有效地抑制线双折射，包括多边形保偏光子晶体光纤、退火光纤、扭转光纤等，但是这些新型特殊光纤制作工艺比较复杂、成本高，难以普遍应用于光学电流传感器。另外如采用了BP神经网络映射光学电流传感器输出电流、被测电流与线双折射之间的复杂联系，然后基于算法进行补偿。由于训练样本不具备通用性，所以该模型也不具备通用性。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一方面，本专利技术提供一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法，所述光学电流传感器包括依次设置位于同一光路上的激光器、起偏器、磁光晶体、S波片和检偏器，所述方法包括以下步骤：
[0007]利用激光器发出光信号，依次经过起偏器、磁光晶体、S波片和检偏器，在待测电流作用下，输出信号叠加了温漂噪声与法拉第磁致旋光角，形成平移的条形光斑；
[0008]通过图像传感器定位条形光斑的位移量进行温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量；
[0009]根据温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量值计算当前光学电流传感器输出的待测交流电流值，并通过最小二乘法正弦拟合输出电流的波形；
[0010]计算拟合的输出电流的波形中相邻波峰
‑
波谷对应时刻的平均值，以确定待测交流电流的过零点时刻，在过零点时刻获取温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量值作为温漂噪声；
[0011]通过获取的温漂噪声对拟合的输出电流的波形进行补偿，得到去噪的待测交流电
流波形。
[0012]作为优选实施方式，所述通过图像传感器定位条形光斑的位移量进行温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量的方法具体为：
[0013]通过图像传感器定位条形光斑暗纹中心的初始位置；
[0014]在测量待测交流电流时，通过图像传感器定位条形光斑暗纹中心的当前位置，并通过当前位置和初始位置计算光斑位移量Δx；
[0015]基于光斑位移量Δx与温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的关系获取法拉第磁致旋光角的叠加角。
[0016]作为优选实施方式，所述光斑位移量Δx与温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的关系具体为：
[0017][0018]其中，l表示S波片窗口的长度。
[0019]另一方面，本专利技术还提供一种光学电流传感器温漂噪声的补偿系统，所述光学电流传感器包括依次设置位于同一光路上的激光器、起偏器、磁光晶体、S波片和检偏器，所述系统包括：
[0020]启动模块，用于利用激光器发出光信号，依次经过起偏器、磁光晶体、S波片和检偏器，在待测电流作用下，输出信号叠加了温漂噪声与法拉第磁致旋光角，形成平移的条形光斑；
[0021]测量模块，用于通过图像传感器定位条形光斑的位移量进行温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量；
[0022]拟合模块，用于根据温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量值计算当前光学电流传感器输出的待测交流电流值，并通过最小二乘法正弦拟合输出电流的波形；
[0023]温漂噪声确定模块，用于计算拟合的输出电流的波形中相邻波峰
‑
波谷对应时刻的平均值，以确定待测交流电流的过零点时刻，在过零点时刻获取温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量值作为温漂噪声；
[0024]补偿模块，用于通过获取的温漂噪声对拟合的输出电流的波形进行补偿，得到去噪的待测交流电流波形。
[0025]作为优选实施方式，所述测量模块具体包括：
[0026]初始位置测量单元，通过图像传感器定位条形光斑暗纹中心的初始位置；
[0027]光斑位移计算单元，在测量待测交流电流时，通过图像传感器定位条形光斑暗纹中心的当前位置，并通过当前位置和初始位置计算光斑位移量Δx；
[0028]叠加角计算单元，基于光斑位移量Δx与温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的关系获取法拉第磁致旋光角的叠加角。
[0029]作为优选实施方式，所述光斑位移量Δx与温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的关系具体为：
[0030][0031]其中，l表示S波片窗口的长度。
[0032]再一方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术任一实施例所述的光学电流传感器温漂噪声的补偿方法。
[0033]再一方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术任一实施例所述的光学电流传感器温漂噪声的补偿方法。
[0034]本专利技术具有如下有益效果：
[0035]本专利技术一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法，光学电流传感器基于S波片实现，能够线性解调法拉第磁致旋光角，当存在温漂噪声时，其输出结果为法拉第磁致旋光角与温漂噪声的线性叠加，利用最小二乘法对光学电流传感器的输出信号进行正弦曲线拟合，计算相邻波峰
‑
波谷对应时刻的平均值，以确定待测交流电流过零时刻，得到此时的温漂噪声并予以消除。
附图说明
[0036]图1为本专利技术实施例一的方法流程图；
[0037]图2为本专利技术实施例进行温漂噪声的补偿原理图；
[0038]图3为光学电流传感器输出光斑的仿真结果图。
[0039]图中附图标记为：
[0040]1、激光器；2、起偏器；3、磁光晶体；4、S波片；5、检偏器；6、图像传感器；7、拟合的输出电流的波形；8、温漂噪声；9、去噪的待测交流电流波形。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法，其特征在于，所述光学电流传感器包括依次设置位于同一光路上的激光器、起偏器、磁光晶体、S波片和检偏器，所述方法包括以下步骤：利用激光器发出光信号，依次经过起偏器、磁光晶体、S波片和检偏器，在待测电流作用下，输出信号叠加了温漂噪声与法拉第磁致旋光角，形成平移的条形光斑；通过图像传感器定位条形光斑的位移量进行温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量；根据温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量值计算当前光学电流传感器输出的待测交流电流值，并通过最小二乘法正弦拟合输出电流的波形；计算拟合的输出电流的波形中相邻波峰
‑
波谷对应时刻的平均值，以确定待测交流电流的过零点时刻，在过零点时刻获取温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量值作为温漂噪声；通过获取的温漂噪声对拟合的输出电流的波形进行补偿，得到去噪的待测交流电流波形。2.根据权利要求1所述的一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法，其特征在于，所述通过图像传感器定位条形光斑的位移量进行温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的测量的方法具体为：通过图像传感器定位条形光斑暗纹中心的初始位置；在测量待测交流电流时，通过图像传感器定位条形光斑暗纹中心的当前位置，并通过当前位置和初始位置计算光斑位移量Δx；基于光斑位移量Δx与温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的关系获取法拉第磁致旋光角的叠加角。3.根据权利要求2所述的一种光学电流传感器温漂噪声的补偿方法，其特征在于，所述光斑位移量Δx与温漂噪声与法拉第磁致旋光角的叠加角的关系具体为：其中，l表示S波片窗口的长度。4.一种光学电流传感器温漂噪声的补偿系统，其特征在于，所述光学电流传感器包括依次设置位于同一光路上的激光器、起偏器、磁光晶体、S波片和检偏器，所述系统包括：启动模块，用于利用激光器发出光信号，依次经过起偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，徐启峰，陈鸿毅，黄奕钒，黄青辉，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司国网福建省电力有限公司电力科学研究院福州大学，
类型：发明
国别省市：