本发明专利技术涉及一种数字光学电流传感器，基本原理是基于法拉第磁旋光效应使透过磁光晶体的线偏振光的偏振面在电流磁场的作用下旋转，旋转的角度与电流的大小成正比。从磁光晶体出射的线偏振光经会聚透镜、单轴晶体、准直透镜和检偏器调制后得到偏振光干涉图像，图像中正十字相交的消光轴与偏振面同步旋转、旋转的角度大小相同。经反光镜和扩束透镜的调整使部分干涉图像与ＣＣＤ或ＣＭＯＳ图像传感器的面阵窗口或线阵窗口的大小相匹配，再经传像光纤束或扩束透镜将干涉图像传递到低电位的ＣＭＯＳ或ＣＣＤ图像传感控制器，对干涉图像进行实时采样分析处理得出消光轴移动的位置，与该位置相对应的ＣＭＯＳ或ＣＣＤ像素的编码，就是电流信号的实时数字量。本发明专利技术提出的电流测量方法是线性的，既适用于交流电流的测量，也适用于直流电流的测量。
【技术实现步骤摘要】
涉及一种数字光学电流传感器，基本原理是基于法拉第磁旋光效应使透过磁光晶 体的线偏振光的偏振面在电流磁场的作用下旋转，应用会聚偏振光干涉原理得到干涉图 像，应用数字图像处理方法测量干涉图像中偏振面旋转的角度并得到实时数字电流信号。 本专利技术提出的电流测量方法是线性的，适用于电力系统的交直流电流测量。
技术介绍
目前电力系统中使用的电流互感器或电流传感器，是基于法拉第电磁感应原理的 电磁式、基于法拉第磁旋光效应的模拟磁光式和利用罗哥夫斯基线圈实现的电子式。模拟磁光式电流传感器已有60多年的发展历史，其原理是基于线偏振光的偏振 面在电流磁场的作用下发生旋转，旋转的角度与电流的大小成正比，比例系数为费尔德常 数。利用检偏器检出因偏振面旋转导致的光强变化，经光电转换得到模拟电流信号。其优 点是利用光信号的传递实现了高低电位之间的光隔离；其缺点是光强测量的方法是非线性 的，使测量的范围和准确度受到限制。另外，电磁式、模拟磁光式和电子式电流传感器是把 一次模拟信号传变为二次模拟信号，需要借助于模数转换电路得到数字信号，在数字化变 电站的应用中有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于法拉第磁旋光效应和会聚偏振光干涉原理并利用 数字图像处理方法实现的电流测量方法，如图1所示。本专利技术所述的方法是将激光信号经光纤从低电位传送到高电位的准直器，经起偏 器得到线偏振光，并进入置于螺线管中的磁光晶体，螺线管电流分流了高压导线电流，产生 的磁场与线偏振光行进的方向一致并使其偏振面发生旋转，旋转的角度θ与电流的大小 成正比，比例系数为费尔德常数。从磁光晶体出射的线偏振光进入会聚透镜，聚焦后进入单 轴晶体，再经准直透镜和检偏器形成如图2所示的偏振光干涉图像，正十字相交的消光轴 A轴和D轴与透过磁光晶体的线偏振光的偏振面同步旋转、旋转的角度大小相同。电流磁 场为零时的干涉图像如图2(a)所示，在直流电流磁场的作用下，由接入电流的正负极性不 同，图2(a)中的A轴向C方向顺时针旋转或向B方向逆时针旋转，在交流电流磁场的作用 下A轴随交流电流极性的变化向C方向顺时针旋转或向B方向逆时针旋转，如图2(b)所示。 图像经反光镜和扩束透镜的调整使部分图像与CCD或CMOS图像传感器的面阵窗口或线阵 窗口的大小相匹配如图3所示，再经传像光纤束或扩束透镜将图像传递到低电位的CMOS或 CCD图像传感控制器，对偏振光干涉图像进行实时采样分析处理后得出窗口内消光轴移动 的位置，与该位置相对应的CMOS或CCD像素的编码，就是电流信号的实时数字量。附图说明图1是本专利技术的原理图。图2是本专利技术的干涉图像示意图。图3是本专利技术的图像窗口匹配示意图。图4是本专利技术的具体实施方式。其中，是光源，是传送光纤，是准直器，是起偏器，是磁光晶体， 是螺线管，是会聚透镜，是单轴晶体，是准直透镜，是检偏器，是 反光镜，是扩束透镜，是传像光纤束，是CMOS或CCD图像传感控制器， 是分流导线，是高压导线，是绝缘子。具体实施例方式具体实施方式如图4所示，光源经传送光纤将激光信号从低电位传送到 高电位的准直器，准直后进入起偏器得到线偏振光并进入置于螺线管中的磁 光晶体，螺线管经分流导线分流了高压导线的电流，流过的电流产 生的磁场与线偏振光行进的方向一致并使线偏振光的偏振面发生旋转，从出射的线偏 振光进入会聚透镜，聚焦后进入单轴晶体，再经准直透镜和检偏器形成如 图2所示的偏振光干涉图像。该图像经反光镜和扩束透镜的调整使部分图像与 CXD或CMOS图像传感器的面阵窗口或线阵窗口的大小相匹配如图3所示，再经传像光 纤束或将图像传递到低电位，经对偏振光干涉图像进行实时采样分析处理 得出窗口内消光轴移动的位置，与该位置相对应的CMOS或CCD像素的编码，就是电流信号 的实时数字量。权利要求一种数字光学电流传感器，其特征是基于法拉第磁旋光效应使透过磁光晶体的线偏振光的偏振面在电流磁场的作用下发生旋转，旋转的角度与电流的大小成正比，从磁光晶体出射的线偏振光经会聚透镜、单轴晶体、准直透镜和检偏器调制后得到偏振光干涉图像，图像中正十字相交的消光轴与线偏振光的偏振面同步旋转、大小相同，经传像光纤束或扩束透镜将图像传递到低电位的CMOS或CCD图像传感控制器，对图像实时采样分析处理后得出消光轴移动的位置，与该位置对应的CMOS或CCD像素的编码，就是电流信号的实时数字量。2.根据权利要求1所述的数字光学电流传感器，其特征是线偏振光经磁光晶体、会聚 透镜、单轴晶体、准直透镜和检偏器的系列调制后得到偏振光干涉图像。3.根据权利要求1或2所述的数字光学电流传感器，其特征是利用反光镜和扩束透 镜调整图像使其一部分与CXD或CMOS图像传感器的面阵窗口或线阵窗口的大小相匹配，并 利用传像光纤束或反光镜将偏振光干涉图像传递到低电位的CCD或CMOS图像传感控制器。4.根据权利要求1或2或3所述的数字光学电流传感器，其特征是应用CCD或CMOS 图像传感控制器对偏振光干涉图像实时采样分析处理后得出消光轴移动的位置，与该位置 相对应的CMOS或CCD像素的编码，就是电流信号的实时数字量。5.根据权利要求1或2或3或4所述的数字光学电流传感器，其特征是该电流测量 的方法是线性的，既适用于交流电流的测量，也适用于直流电流的测量。全文摘要本专利技术涉及一种数字光学电流传感器，基本原理是基于法拉第磁旋光效应使透过磁光晶体的线偏振光的偏振面在电流磁场的作用下旋转，旋转的角度与电流的大小成正比。从磁光晶体出射的线偏振光经会聚透镜、单轴晶体、准直透镜和检偏器调制后得到偏振光干涉图像，图像中正十字相交的消光轴与偏振面同步旋转、旋转的角度大小相同。经反光镜和扩束透镜的调整使部分干涉图像与CCD或CMOS图像传感器的面阵窗口或线阵窗口的大小相匹配，再经传像光纤束或扩束透镜将干涉图像传递到低电位的CMOS或CCD图像传感控制器，对干涉图像进行实时采样分析处理得出消光轴移动的位置，与该位置相对应的CMOS或CCD像素的编码，就是电流信号的实时数字量。本专利技术提出的电流测量方法是线性的，既适用于交流电流的测量，也适用于直流电流的测量。文档编号G01R19/25GK101893655SQ20091014323公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日专利技术者徐启峰 申请人:徐启峰 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字光学电流传感器，其特征是：基于法拉第磁旋光效应使透过磁光晶体的线偏振光的偏振面在电流磁场的作用下发生旋转，旋转的角度与电流的大小成正比，从磁光晶体出射的线偏振光经会聚透镜、单轴晶体、准直透镜和检偏器调制后得到偏振光干涉图像，图像中正十字相交的消光轴与线偏振光的偏振面同步旋转、大小相同，经传像光纤束或扩束透镜将图像传递到低电位的ＣＭＯＳ或ＣＣＤ图像传感控制器，对图像实时采样分析处理后得出消光轴移动的位置，与该位置对应的ＣＭＯＳ或ＣＣＤ像素的编码，就是电流信号的实时数字量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐启峰，
申请(专利权)人：徐启峰，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]
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