專利名稱：一種傳感光纖環(huán)以及全光纖電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感光纖結(jié)構(gòu)及其制作方法，以及采用該種傳感光纖的全光纖電流互感器。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)中電網(wǎng)電壓等級的不斷提高、容量不斷增大以及智能電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的要求，傳統(tǒng)電流互感器已經(jīng)逐漸暴露出嚴(yán)重缺陷，而且越來越不能滿足電力系統(tǒng)的發(fā)展要求，因此光學(xué)電流互感器的研究已經(jīng)迫在眉睫。利用磁光玻璃拉制成的磁光玻璃光纖制作新型的全光纖電流互感器，是以法拉第(Frarday)效應(yīng)為基礎(chǔ)，可在一定程度上克服傳統(tǒng)電流互感器的缺點(diǎn)，必將逐步取代傳統(tǒng)的電流互感器而成為電網(wǎng)監(jiān)測的最主要手段之一。全光纖電流互感器的原理是基于光的法拉第效應(yīng)(FaradayEffect)，即在被測電流導(dǎo)體的外部環(huán)繞適當(dāng)圈數(shù)的光纖，當(dāng)有電流流過導(dǎo)體時，其周圍產(chǎn)
生的磁場將使得光纖內(nèi)傳輸光波的偏振方向發(fā)生變化?？杀硎鰹闆]= '"^'懸，其中，H是被
傳感的磁場，L是磁場內(nèi)傳感光纖的長度,V為傳感光纖的費(fèi)爾德(Verdet)系數(shù)，Θ為光纖內(nèi)光波電場偏轉(zhuǎn)的角度。目前國內(nèi)有多家單位從事光纖電流互感器的研究，盡管個別企業(yè)的光纖電流互感器已經(jīng)進(jìn)入了生產(chǎn)和掛網(wǎng)運(yùn)行階段，但產(chǎn)品性能的重復(fù)性和長期穩(wěn)定性還面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。超低折射光纖在被彎曲做成傳感光纖環(huán)后，產(chǎn)生了額外的線雙折射，而這種線雙折射強(qiáng)烈依賴于溫度等環(huán)境因素，加上光纖本身易受振動等因素的影響，所傳輸?shù)墓馄裉匦詷O不穩(wěn)定，因此適合于全光纖電流互感器用的傳感光纖是光纖電流互感器的研究的關(guān)鍵。已有的反射式全光纖電流互感器中的傳感光纖，如申請?zhí)枮?00910262107. 2的中國實(shí)用新型專利中提到，材料為 線雙折射保偏光纖，依次存在一段不旋轉(zhuǎn)段、一段起轉(zhuǎn)段(螺旋速率上升段)和一段勻速旋轉(zhuǎn)段以及反射鏡。但是光纖各部分的旋轉(zhuǎn)度不同，不同位置的費(fèi)爾德(Verdet)系數(shù)不盡相同。在長度為L的起轉(zhuǎn)段內(nèi)，各位置點(diǎn)上的費(fèi)爾德系數(shù)均
不相同，而是沿著光纖螺旋增加方向緩慢增加，所以公式就變?yōu)?，其中H是被傳
Jo
感的磁場，L是磁場內(nèi)傳感光纖的長度，V為傳感光纖的費(fèi)爾德系數(shù)，Θ為光纖內(nèi)光波電場偏轉(zhuǎn)的角度。因?yàn)橘M(fèi)爾德系數(shù)依賴于傳感光纖中的位置，當(dāng)導(dǎo)電線處于傳感光纖周圍的不同位置時，由此得到的相位變化將會不同。這就使得該傳感光纖受電流導(dǎo)線的位置影響，因而不具備良好的抗干擾能力，不適用于實(shí)際應(yīng)用。申請?zhí)枮?01120417236. 7的中國實(shí)用新型專利設(shè)計了一種傳感光纖環(huán)，解決了前述專利(申請?zhí)枮?00910262107. 2)的傳感光纖對空間位置敏感的問題，但是該專利仍存在一些不可忽視的問題。由于電流導(dǎo)線置于所述光纖環(huán)內(nèi)的任意位置，所以傳感光纖上各點(diǎn)對電流引起的溫度變化不相同，由于傳感光纖本身對溫度較為敏感，這將引入一定的相位誤差?？垢蓴_性和穩(wěn)定度很難保證。
其次,該專利的光纖電流互感器是一種Sagnac式光纖電流互感器。Sagnac式光纖電流互感器既具有電流傳感器的特點(diǎn)又具有Sagnac式傳感器的特點(diǎn)，也就是說，這種傳感器既能敏感電流又能敏感Sagnac效應(yīng)。Sagnac效應(yīng)是指，當(dāng)光束在一個環(huán)形通道中前進(jìn)時，如果這個環(huán)形通道是轉(zhuǎn)動的，沿著通道轉(zhuǎn)動的方向前進(jìn)所需要的時間比沿著通道轉(zhuǎn)動相反的方向前進(jìn)所需要的時間多，兩束光會產(chǎn)生光程差，光程差大小與環(huán)形通道轉(zhuǎn)速成正t匕。由此可知，Sagnac式傳感器是一種角速度傳感器,對振動或轉(zhuǎn)動非常敏感。高壓線路分布在室外，由于刮風(fēng)或振動，高壓導(dǎo)線會晃動，從而引起電流互感器傳感部分振動，Sagnac式光纖電流傳感器傳感部分敏感到振動，輸出隨之發(fā)生變化。因?yàn)檫@種缺陷，Sagnac式傳感器輸出變化無法分清是外界環(huán)境影響還是高壓導(dǎo)線中電流本身的變化，嚴(yán)重影響了電流互感器的測量準(zhǔn)確性，無法實(shí)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種傳感光纖環(huán)以及基于該傳感光纖環(huán)的全光纖電流互感器。該傳感光纖環(huán)通過本發(fā)明特殊的傳感光纖及其繞制結(jié)構(gòu)提高了全光纖電流互感器系統(tǒng)的集成度，避免了 λ/4波片性能對全光纖電流互感器測量的影響；同時消除由震動引起的Sagnac效應(yīng)引起全光纖電流互感器的測量誤差，解決了全光纖電流互感器普遍存在的技術(shù)難題。為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案?！N傳感光纖環(huán),包括扭光纖和線`圈骨架,所述扭光纖是由線保偏光纖扭轉(zhuǎn)而成，按照扭轉(zhuǎn)速率依次包括起旋轉(zhuǎn)段、高速勻速旋轉(zhuǎn)段以及降速旋轉(zhuǎn)段；所述起旋轉(zhuǎn)段和降速旋轉(zhuǎn)段沿光纖整體方向?yàn)閷ΨQ結(jié)構(gòu)(即兩者長度相等而且旋轉(zhuǎn)速率對稱相等)，其中，勻速旋轉(zhuǎn)段的長度占傳感光纖總長度的60%至90% ;其特征在于該扭光纖按“8”字型繞制在線圈骨架上形成繞制方向相反的I部光纖環(huán)、II部光纖環(huán)，所述I部光纖環(huán)與II部光纖環(huán)的軸線相互垂直，且與電流導(dǎo)線夾角均為45°，所述I部光纖環(huán)與II部光纖環(huán)繞制面積相等、匝數(shù)相同；在線圈骨架上，扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)處于同一位置，扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)處于同一位置；該“8”字型的對稱中心即位于傳感光纖中點(diǎn)處。上述傳感光纖環(huán)的一種制作方法，包括以下步驟I)采用線保偏光纖扭轉(zhuǎn)制作上述的扭光纖，并在扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段和降速旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別做標(biāo)記；2)將扭光纖按“8”字型繞制在線圈骨架上形成繞制方向相反的I部光纖環(huán)、II部光纖環(huán)，1、11部分夾角為90°，且所述1、II部分面積相等、匝數(shù)相同，并均勻疊放在線圈骨架上；要求電流導(dǎo)線沿所述線圈骨架的軸線通過，且與1、II部分的夾角均為45° ;同時參照步驟I)作的起點(diǎn)標(biāo)記和終點(diǎn)標(biāo)記,使扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)位于線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上，扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)也位于線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上。一種全光纖電流互感器，包括光源、光電探測器、光纖耦合器、分光起偏相位調(diào)制裝置、線保偏延遲光纜和上述的傳感光纖環(huán)；所述光源和光電探測器通過光纖耦合器與分光起偏相位調(diào)制裝置相連；分光起偏相位調(diào)制裝置的兩個輸出端口通過對應(yīng)的線保偏延遲光纜分別熔接至傳感光纖環(huán)的兩個外接端；分光起偏相位調(diào)制裝置分出兩束同偏振方向的線偏振光，分別經(jīng)過對應(yīng)的線保偏延遲光纜進(jìn)入傳感光纖環(huán)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.在全光纖電流傳感器中，利用電流產(chǎn)生磁場對于繞制在其周圍的光纖中傳播的圓偏振光的傳播速度的改變而實(shí)現(xiàn)電流強(qiáng)度的探測，因此任何影響光波偏振態(tài)的因素均影響傳感器的精度和性能，其中λ /4波片的不完備性、溫度敏感性及其與光纖的對軸誤差是主要的影響因素。本發(fā)明利用特殊結(jié)構(gòu)的扭光纖可實(shí)現(xiàn)λ/4波片、橢圓/圓保偏光纖以及半波片的功能，從而簡化了光路，提高系統(tǒng)的集成化程度；減少了因器件接入所增加的熔接點(diǎn)帶來的光路光信號損耗和光偏振質(zhì)量的下降，解決了全光纖電流傳感器普遍存在的技術(shù)難題。2.本發(fā)明的光纖電流傳感器對振動或轉(zhuǎn)動不敏感。本發(fā)明傳感光纖形成兩種繞制方向相反的光纖環(huán)，可以消除sagnac效應(yīng)引起的全光纖電流傳感器的相位誤差，解決了全光纖電流互感器的主要誤差的技術(shù)問題。由于兩種光纖環(huán)的繞制方向相反，因此當(dāng)發(fā)生振動或轉(zhuǎn)動時，繞制在線圈 骨架上相應(yīng)1、II部分的傳感光纖環(huán)以中心交點(diǎn)為界，如光波在第
I部分光纖環(huán)中因Sagnac效應(yīng)而使光程變長，而在第II部分光纖環(huán)中則因Sagnac效應(yīng)而光程變短，Sagnac效應(yīng)恰好完全抵消。因此，本發(fā)明的光纖電流傳感器完全消除了 Sagnac效應(yīng)，對振動或轉(zhuǎn)動不敏感。3.本發(fā)明中扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段和降速旋轉(zhuǎn)段位于線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上，可以完全消除該傳感光纖各部分費(fèi)爾德系數(shù)不同引起的電流導(dǎo)體位置的敏感問題。采用這種繞制方式在工藝上更加易于實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明中構(gòu)成傳感光纖的扭光纖結(jié)構(gòu)及光波偏振狀態(tài)變化示意圖。(該圖旨在表征各段的偏振狀態(tài)，實(shí)際上高速勻速旋轉(zhuǎn)段52的長度遠(yuǎn)大于起旋段51和降速旋轉(zhuǎn)段53的長度。)圖2是本發(fā)明中傳感光纖的“8字組繞制示意圖。為了更直觀地體現(xiàn)光纖環(huán)“8”字型的繞制特點(diǎn)，以平面圖方式示意，并減少了傳感光纖環(huán)的繞制圈數(shù)，實(shí)際上圖中的上環(huán)組I與下環(huán)組II均由線圈骨架固定，且兩個光纖環(huán)成90°夾角，兩個光纖環(huán)1、II與電流導(dǎo)線的夾角均為45°。圖3是由線圈骨架固定的傳感光纖環(huán)與電流導(dǎo)線位置關(guān)系的示意圖，圖中傳感光纖環(huán)1、II之間的夾角為90°，與電流導(dǎo)線的夾角均為45°。圖4是用使用這種傳感光纖制成的全光纖電流互感器的最佳實(shí)施例及光波在傳感光纖中的偏振方向變化情況。其中，1-光源，2-光纖耦合器，3-Y波導(dǎo)多功能集成光學(xué)器件，4-延遲光纜，5-傳感光纖，51-起旋段，52-勻速旋轉(zhuǎn)段，53降速旋轉(zhuǎn)段，6-電流導(dǎo)線，7-光電探測器。
具體實(shí)施例方式全光纖電流互感器利用傳感光纖的法拉第效應(yīng)實(shí)現(xiàn)測量，即被測電流導(dǎo)線周圍的磁場引起傳感光纖中兩束不同旋向的圓偏振光以不同速度傳輸從而產(chǎn)生相位差，通過測量干涉后的信號幅值可以間接測量導(dǎo)線中電流的大小。當(dāng)兩束旋向相反的圓偏振光經(jīng)過磁光光纖時，由于法拉第效應(yīng)，兩束圓偏振光的傳播速度發(fā)生改變，引起兩束光之間相位差發(fā)生變化。通過測量相干的兩束光之間的干涉光強(qiáng)的變化就可以間接地測量導(dǎo)線電流的大小。圖1是構(gòu)成傳感光纖的扭光纖結(jié)構(gòu)及光波經(jīng)過其后的偏振狀態(tài)變化示意圖。扭光纖結(jié)構(gòu)包括以下幾個部分起旋段51、高速勻速旋轉(zhuǎn)段52和降速旋轉(zhuǎn)段53。其中起旋轉(zhuǎn)段為扭轉(zhuǎn)速率從零緩慢變化到高速旋轉(zhuǎn)速率，降速旋轉(zhuǎn)段為扭轉(zhuǎn)速率從高速旋轉(zhuǎn)速率緩慢變化到零。起旋轉(zhuǎn)段和降速旋轉(zhuǎn)段沿光纖方向?yàn)閷ΨQ結(jié)構(gòu)，兩者長度相等而且旋轉(zhuǎn)速率對稱相同，高速勻速旋轉(zhuǎn)段的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他兩個部分總長度。當(dāng)線偏振光入射這種結(jié)構(gòu)的扭光纖時，由起旋段51經(jīng)過高速勻速旋轉(zhuǎn)段52后光纖中光波變?yōu)閳A偏振光，之后，光波經(jīng)過降速旋轉(zhuǎn)段53后又變?yōu)榫€偏振光。由于高速勻速旋轉(zhuǎn)段52的長度較長,光波在傳感光纖中主要以橢圓/圓偏振光的形式傳輸。因此，扭光纖具有四分之一波片和橢圓保偏光纖功能。圖2是傳感光纖的“8字組繞制示意圖。在所述線圈骨架上相應(yīng)1、II部分繞制成傳感光纖環(huán)，組成“8”字型繞組，即扭光纖交替在所述1、II部分繞制，1、II部分繞制方向相反即構(gòu)成“8”字型繞組。其中1、II部分傳感光纖環(huán)面積相等，匝數(shù)相同，均勻疊放在線圈骨架上。要求扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)位于線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上，要求扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)也位于線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上。線偏振光從起旋段入射扭光纖，在起旋段終點(diǎn)得到橢圓/圓偏振光，該橢圓/圓偏振光在勻速旋轉(zhuǎn)段傳播并保持偏振態(tài)，隨后進(jìn)入降速旋轉(zhuǎn)段，并在降速旋轉(zhuǎn)段終點(diǎn)處得到與入射光相同的線偏振光。同時，一束反向傳播的光波由降速旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)進(jìn)入，在降速旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)的到橢圓/圓偏振光，該橢圓/圓偏振光在勻速旋轉(zhuǎn)段傳播并保持偏振態(tài)，隨后進(jìn)入起旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)，并在起旋轉(zhuǎn)段起點(diǎn)處得到線偏振光。采用這樣繞制方法制作的傳感環(huán)具有對導(dǎo)體位置不敏感的特性。扭光纖作為光纖電流 傳感器的傳感光纖帶來一個較為麻煩的問題是由于扭光纖各部分的扭轉(zhuǎn)速率不同導(dǎo)致各個部分的費(fèi)爾德系數(shù)不同。這樣導(dǎo)體在不同位置總的費(fèi)爾德系數(shù)不同，引起測量結(jié)果受到導(dǎo)體的位置的影響，而這樣的影響對于光纖電流傳感器來說幾乎是致命的，因?yàn)橘M(fèi)爾德系數(shù)能成倍影響測量結(jié)果。本發(fā)明的傳感光纖中，保證起旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段起點(diǎn)位于線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上，起旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段終點(diǎn)位于線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上，確保重疊區(qū)域任意處總的費(fèi)爾德系數(shù)為一個常數(shù)，且與高速勻速旋轉(zhuǎn)段光纖的費(fèi)爾德系數(shù)一樣。這樣，在傳感光纖環(huán)軸向各處的費(fèi)爾德系數(shù)相同。只有這樣，才能確保測量結(jié)果與導(dǎo)體的位置無關(guān)，實(shí)現(xiàn)被測電流的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。扭光纖的費(fèi)爾德系數(shù)與旋轉(zhuǎn)速率ξ成正比例關(guān)系。高速勻速旋轉(zhuǎn)段光纖的費(fèi)爾德系數(shù)為K ξ _。扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段I處傳感光纖的費(fèi)爾德系數(shù)為Vlip =Κξ(1) = Kcma^ J其中L起旋段總長度，I是該點(diǎn)與起旋轉(zhuǎn)段的距離。由于扭光纖的起旋段與降速旋轉(zhuǎn)段沿傳感光纖方向結(jié)構(gòu)對稱，而且長度相等。因此，扭光纖的降速旋轉(zhuǎn)段I處的費(fèi)爾德系數(shù)為
V0own = Κξ(Ι) = Κξ_·(\-^)其中L降速旋轉(zhuǎn)段總長度，I是該點(diǎn)與降速旋轉(zhuǎn)段起點(diǎn)的距離。扭光纖的起旋段和降速旋轉(zhuǎn)段在線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上，在這一位置重疊區(qū)域中傳感光纖的費(fèi)爾德系數(shù)為K ξ _。圖2中，在“8”字型光纖環(huán)中點(diǎn)處有一段高速勻速旋轉(zhuǎn)段、扭光纖的起旋段和扭光纖的降速旋轉(zhuǎn)段，因此，該處傳感光纖環(huán)的費(fèi)爾德系數(shù)為2Κξ_?！?”字型光纖環(huán)其他各處為兩段降速旋轉(zhuǎn)段光纖，其總費(fèi)爾德系數(shù)為2Κξ，這樣在線圈骨架的各個方向上傳感光纖的費(fèi)爾德系數(shù)均為2Κξ。在這里，圖2只是給出了一種簡單、最佳的傳感光纖結(jié)構(gòu)，實(shí)際上也可以采用2個、3個及整數(shù)倍個這樣的扭光纖，能達(dá)到同樣的效果。例如采用兩個這樣的扭光纖時，可以將兩個這樣的光纖結(jié)構(gòu)從中間對折后當(dāng)成一個這樣的結(jié)構(gòu)，其余的繞制方法與單個傳感光纖的相同即可。圖3是由線圈骨架固定的傳感光纖環(huán)與電流導(dǎo)線位置關(guān)系的示意圖。傳感光纖環(huán)1、11之間的夾角為90°，兩者與電流導(dǎo)線的夾角均為45°。圖4是本發(fā)明的全光纖電流互感器的最佳實(shí)施例。激光光源I發(fā)出的光經(jīng)光纖耦合器2后一端與Y波導(dǎo)多功能集成光學(xué)器件3耦合。Y波導(dǎo)多功能集成光學(xué)器件3實(shí)現(xiàn)起偏、分光和相位調(diào)制的功能。經(jīng)Y波導(dǎo)多功能集成光學(xué)器件3的光波，分別耦合進(jìn)入兩個線保偏延遲光纜4，再分別進(jìn)入傳感光纖5的兩端。該傳感光纖的特殊結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)光波的偏振狀態(tài)由線偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)闄E圓/圓偏振光。在傳感光纖中的兩束同橢圓/圓偏振光相向傳播，傳輸方向與電流導(dǎo)線6形成磁場的關(guān)系正好相反，因此，被測電流導(dǎo)線周圍的磁場引起的法拉第效應(yīng)使光纖中兩束橢圓/圓偏振光以不同速度傳輸。同時由于傳感光纖形成1、II兩部分繞制方向相反的光纖環(huán)，且1、II兩部分中電流形成的磁場方向相反，使法拉
第效應(yīng)引起兩束光的相位差又加倍，即ΦΡ = 4Νν 。最后，這兩束光經(jīng)過傳感光纖的降速旋轉(zhuǎn)段得到兩束線偏振光，并攜帶有法拉第效應(yīng)引起的相位信息，在Y波導(dǎo)多功能集成光學(xué)器件3處時相遇發(fā)生干涉，干涉信號經(jīng)光纖耦合器2返回到光電探測器8中。于是，通過測量這兩束光波之間的相位差就可以精確地測量通過被測導(dǎo)線的電流大小。Y波導(dǎo)多功能集成光學(xué)器件3，也可以采用分離的幾個器件起偏器、光纖耦合器和相位調(diào)制器一起來實(shí)現(xiàn)其功能。扭光纖的特征在于扭光纖的長度一般為2-3米,測量小電流時長度為4-5米,扭光纖扭轉(zhuǎn)的最小螺距為l-10mm。

采用這種特殊結(jié)構(gòu)的傳感光纖，在全光纖電流互感器中不再需要四分之一波片，線保偏延遲光纜直接與傳感光纖相連。
權(quán)利要求
1.一種傳感光纖環(huán),包括扭光纖和線圈骨架,所述扭光纖是由線保偏光纖扭轉(zhuǎn)而成，按照扭轉(zhuǎn)速率依次包括起旋轉(zhuǎn)段、高速勻速旋轉(zhuǎn)段以及降速旋轉(zhuǎn)段；所述起旋轉(zhuǎn)段和降速旋轉(zhuǎn)段沿光纖整體方向?yàn)閷ΨQ結(jié)構(gòu)，其中，勻速旋轉(zhuǎn)段的長度占傳感光纖總長度的60%至90% ;其特征在于 該扭光纖按“8”字型繞制在線圈骨架上形成繞制方向相反的I部光纖環(huán)、II部光纖環(huán)，所述I部光纖環(huán)與II部光纖環(huán)的軸線相互垂直，且與電流導(dǎo)線夾角均為45°，所述I部光纖環(huán)與II部光纖環(huán)繞制面積相等、匝數(shù)相同； 在線圈骨架上，扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)處于同一位置，扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)處于同一位置； 該“ 8 ”字型的對稱中心即位于傳感光纖中點(diǎn)處。
2.權(quán)利要求1所述的傳感光纖環(huán)的制作方法，其特征在于該方法包括以下步驟 1)采用線保偏光纖扭轉(zhuǎn)制作如權(quán)利要求1中所述的扭光纖，并在扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段和降速旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別做標(biāo)記； 2)將扭光纖按“8”字型繞制在線圈骨架上形成繞制方向相反的I部光纖環(huán)、II部光纖環(huán)，Ι、Π部分夾角為90°，且所述1、11部分面積相等、匝數(shù)相同，并均勻疊放在線圈骨架上；要求電流導(dǎo)線沿所述線圈骨架的軸線通過，且與1、II部分的夾角均為45° ; 同時參照步驟I)作的起點(diǎn)標(biāo)記和終點(diǎn)標(biāo)記，使扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)位于線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上，扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)也位于線圈骨架的同一部分的同一點(diǎn)上。
3.全光纖電流互感器，其特征在于包括光源、光電探測器、光纖耦合器、分光起偏相位調(diào)制裝置、線保偏延遲光纜和權(quán)利要求1中所述的傳感光纖環(huán)；所述光源和光電探測器通過光纖耦合器與分光起偏相位調(diào)制裝置相連；分光起偏相位調(diào)制裝置的兩個輸出端口通過對應(yīng)的線保偏延遲光纜分別熔接至傳感光纖環(huán)的兩個外接端；分光起偏相位調(diào)制裝置分出兩束同偏振方向的線偏振光，分別經(jīng)過對應(yīng)的線保偏延遲光纜進(jìn)入傳感光纖環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種傳感光纖環(huán)以及全光纖電流互感器。該傳感光纖環(huán)采用扭光纖按“8”字型繞制在線圈骨架上形成繞制方向相反的Ⅰ部光纖環(huán)、Ⅱ部光纖環(huán)，所述Ⅰ部光纖環(huán)與Ⅱ部光纖環(huán)的軸線相互垂直，且與電流導(dǎo)線夾角均為45°，所述Ⅰ部光纖環(huán)與Ⅱ部光纖環(huán)繞制面積相等、匝數(shù)相同；在線圈骨架上，扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的起點(diǎn)處于同一位置，扭光纖的起旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)和降速旋轉(zhuǎn)段的終點(diǎn)處于同一位置；該“8”字型的對稱中心即位于傳感光纖中點(diǎn)處。本發(fā)明避免了λ/4波片性能對全光纖電流互感器測量的影響；同時消除由震動引起的Sagnac效應(yīng)引起全光纖電流互感器的測量誤差。
文檔編號G02B6/024GK103063898SQ201210558940
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者王英利, 徐金濤, 劉尚波, 石念寶, 王嘉 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所