專利名稱：基于bso晶體的差流檢測方法及實現(xiàn)此方法的裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及光學檢測領域，具體涉及一種差流測量方法和裝置。
背景技術(shù)：
目前探測電流在電線中傳輸是否出現(xiàn)異常的光學儀器是利用光束經(jīng)過光學電流 互感器后的光強是否變化進行探測的裝置，光強探測裝置中的光電轉(zhuǎn)換器所接收的光信息 是經(jīng)過電流互感后產(chǎn)生變化的光信息，兩臺光電轉(zhuǎn)換器將接收到的兩束光使用數(shù)字信號進 行比較，如果兩個數(shù)字信號有差別，說明在光的傳輸中由于電流發(fā)生了異常，因此使經(jīng)過光 電轉(zhuǎn)換器的光束也發(fā)生了變化，從而啟動電流保護裝置?，F(xiàn)有技術(shù)存在的缺點是使用兩臺 光電探測器的成本高，并且在使用過程中受電磁干擾性強，在光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡蟪霈F(xiàn) 的誤差影響很大，從而獲得的兩光束的偏振角度的準確率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的電流傳輸異常檢測的光學探測儀器存在光在傳播過程中 受電磁干擾、測量準確率低、成本高的問題，提出一種基于BSO晶體的差流檢測方法及實現(xiàn) 此方法的裝置?；贐SO晶體的差流檢測方法，具體過程如下步驟一、第一偏振光束和第二偏振光束分別垂直入射至第一 BSO旋光晶體和第二 BSO旋光晶體光接收表面的中心位置，所述第一偏振光束和第二偏振光束為兩束具有相同 頻率和相同強度的偏振光，并且第一偏振光束和第二偏振光束的偏振方向正交，所述第一 BSO旋光晶體和第二 BSO旋光晶體分別設置在同一根輸電線的周圍，并且設置在同一根輸 電線的不同位置，距離輸電線的距離相等，并且在輸電線中傳輸電流產(chǎn)生的磁場范圍內(nèi)；步驟二、第一 BSO旋光晶體出射的光束和第二 BSO旋光晶體出射的光束同時入射 至光電探測器的光接收面上，若光電探測器探測到干涉條紋，則電線中的電流出現(xiàn)異常傳輸；若光電探測器未探測到干涉條紋，則電線中的電流正常傳輸。實現(xiàn)基于BSO晶體的差流檢測方法的裝置，它包括第一光源、分束轉(zhuǎn)換器、第一 BSO旋光晶體、第二 BSO旋光晶體、第一半透半反鏡、第一全反鏡和光電探測器，所述第一光 源發(fā)出的光束入射至分束轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過分束轉(zhuǎn)換器的光被分成相同頻率、相同強度和偏振 方向正交的第一偏振光束和第二偏振光束，所述第一偏振光束垂直入射至第一 BSO旋光晶 體光接收表面的中心位置，所述第一 BSO旋光晶體的透射光入射至第一半透半反鏡透射面 的中心位置，然后經(jīng)該第一半透半反鏡透射的光束垂直入射至光電探測器的光接收面；所述第二偏振光束垂直入射第二 BSO旋光晶體光接收表面的中心位置，所述第二 BSO旋光晶體的透射光入射至第一全反鏡的中心位置，經(jīng)過該第一全反鏡反射的光束入射 至第一半透半反鏡反射面的中心位置，由該第一半透半反鏡反射的光束垂直入射至光電探 測器的光接收面。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明方法和裝置是采用光學的方法判斷兩束光的偏轉(zhuǎn)角 度，所述光在傳播過程中光束受電磁干擾性小，獲得的光的偏轉(zhuǎn)角度的準確率高，由于采用 一臺光電探測器進行探測，從而降低了成本。本發(fā)明適用于電流傳輸異常檢測領域。


圖1是兩個光源、旋光晶體上下排列的基于BSO晶體的差流檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖2為一個光源、旋光晶體上下排列的基于BSO晶體的差流檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖 3為兩個光源、旋光晶體左右排列的基于BSO晶體的差流檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為一 個光源、旋光晶體左右排列的基于BSO晶體的差流檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、基于BSO晶體的差流檢測方法，具體過程如下步驟一、第一偏振光束1-1和第二偏振光束2-1分別垂直入射至第一 BSO旋光晶 體3和第二 BSO旋光晶體4光接收表面的中心位置，所述第一偏振光束1-1和第二偏振光 束2-1為兩束具有相同頻率和相同強度的偏振光，并且第一偏振光束1-1和第二偏振光束 2-1的偏振方向正交，所述第一 BSO旋光晶體3和第二 BSO旋光晶體4分別設置在同一根輸 電線的周圍，并且設置在同一根輸電線的不同位置，距離輸電線的距離相等，并且在輸電線 中傳輸電流產(chǎn)生的磁場范圍內(nèi)；步驟二、第一 BSO旋光晶體3出射的光束和第二 BSO旋光晶體4出射的光束同時 入射至光電探測器7的光接收面上，若光電探測器7探測到干涉條紋，則電線中的電流出現(xiàn)異常傳輸；若光電探測器7未探測到干涉條紋，則電線中的電流正常傳輸。步驟二可以還包括將第一 BSO旋光晶體3出射的光束和第二 BSO旋光晶體4出射 的光束衰減的步驟，所述兩束光的衰減倍數(shù)相同，衰減后的兩束光同時入射至光電探測器7 的光接收面上。偏振方向正交的第一偏振光束1-1和第二偏振光束2-1可以是第一偏振光束 1-1的偏振方向垂直于光束的傳播方向，第二偏振光束2-1的偏振方向平行于光束的傳播 方向。
具體實施方式
二、結(jié)合圖2和圖4說明本實施方式，實現(xiàn)基于BSO晶體的差流檢測 方法的裝置，它包括第一光源1、分束轉(zhuǎn)換器13、第一 BSO旋光晶體3、第二 BSO旋光晶體4、 第一半透半反鏡5、第一全反鏡6和光電探測器7，所述第一光源1發(fā)出的光束入射至分束 轉(zhuǎn)換器13，經(jīng)過分束轉(zhuǎn)換器13的光被分成相同頻率、相同強度和偏振方向正交的第一偏振 光束1-1和第二偏振光束2-1，所述第一偏振光束1-1垂直入射至第一 BSO旋光晶體3光接 收表面的中心位置，所述第一 BSO旋光晶體3的透射光入射至第一半透半反鏡5透射面的 中心位置，然后經(jīng)該第一半透半反鏡5透射的光束垂直入射至光電探測器7的光接收面；所述第二偏振光束2-1垂直入射第二 BSO旋光晶體4光接收表面的中心位置，所 述第二 BSO旋光晶體4的透射光入射至第一全反鏡6的中心位置，經(jīng)過該第一全反鏡6反 射的光束入射至第一半透半反鏡5反射面的中心位置，由該第一半透半反鏡5反射的光束 垂直入射至光電探測器7的光接收面。
具體實施方式
三、結(jié)合圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
二 的不同之處在于分束轉(zhuǎn)換器13由半波片8、第二半透半反鏡9和第二全反鏡10組成，第一 光源1發(fā)出的光束入射至第二半透半反鏡9的中心位置后被分成強度相等的透射光束和反 射光束，所述反射光束入射至第二全反鏡10中心位置，經(jīng)由該第二全反鏡10的反射光束為 第一偏振光束1-1，所述透射光束經(jīng)過半波片8后的光束為第二偏振光束2-1。本實施方式所述的光源有一個，所述第一偏振光束1-1和第二偏振光束2-1由一 個光源發(fā)出，第一偏振光束1-1的強度為第一光源1發(fā)出光束強度的一半，第二偏振光束 2-1的強度為第一光源1發(fā)出光束強度的一半，并且第二偏振光束2-1經(jīng)過半波片8偏振方 向偏轉(zhuǎn)后獲得。第一光源1發(fā)出的光束入射至第二半透半反鏡9的中心位置后被分成強度相等的 透射光束和反射光束，所述反射光束入射至第二全反鏡10后反射光束即為第一偏振光束 1-1，所述透射光束經(jīng)過半波片8后，偏振方向改變90 °，形成于第一偏振光束1-1偏振方向 正交的第二偏振光束2-1。本實施方式所述的光源有兩個，分別為第一光源1和第二光源2，所述第一偏振光 束1-1由第一光源1發(fā)出，第二偏振光束2-1由第二光源發(fā)出并經(jīng)過半波片8偏振方向偏 轉(zhuǎn)后獲得。
具體實施方式
四、本實施方式與具體實施方式
二或三中的不同之處在于的第一光 源1為半導體激光器，所述半導體激光器發(fā)出光束的波長為850nm。
具體實施方式
五、結(jié)合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
三 的不同之處在于基于BSO晶體的差流檢測裝置，它還包括第二光源2，所述第二光源2發(fā) 出的光束入射至分束轉(zhuǎn)換器13。
具體實施方式
六、結(jié)合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
五的進一步說明，具體實施方式
五中分束轉(zhuǎn)換器13為半波片8，所述第一光源1與第二光源 2分別發(fā)出相同頻率、相同強度和相同偏振態(tài)的兩束光束，第一光源1發(fā)出的光束為第一偏 振光束1-1，第二光源2發(fā)出的光束經(jīng)過半波片8后，偏振方向改變90°，形成與第一偏振 光束1-1偏振方向正交的第二偏振光束2-1。
具體實施方式
七、結(jié)合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
五的進一步說明，具體實施方式
五中分束轉(zhuǎn)換器13為兩根保偏光纖Q，第一光源1發(fā)出的 光束為第一偏振光束1-1，第二光源2發(fā)出的光束為第二偏振光束2-1，所述第一偏振光束 1-1和第二偏振光束2-1分別在兩根保偏光纖Q中傳輸。
具體實施方式
八、本實施方式是與具體實施方式
五、六或七的不同之處在于第一 光源1和第二光源2均為半導體激光器，所述半導體激光器輸出波長為850nm的光束。
具體實施方式
九、結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式是對具 體實施方式一、二、三、四、五、六、七或八的第一 BSO旋光晶體3和第二 BSO旋光晶體4均是 由一塊左旋光BSO晶體L和一塊右旋光BSO晶體R堆疊在一起組成的BSO旋光晶體。本發(fā)明采用一塊左旋光BSO晶體L和一塊右旋光BSO晶體R堆疊在一起形成一塊 旋光晶體用以改善電流互感器的溫度特性。
具體實施方式
十、結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
九的進一步說明，本實施方式中第一 BSO旋光晶體3和第二 BSO旋光晶體4均是由一塊左旋光BSO晶體L和一塊右旋光BSO晶體R平行的上下堆疊在一起組成的BSO旋光晶體，所述 左旋光BSO晶體L和右旋光BSO晶體R的長度均在5-20mm的范圍內(nèi)，且兩晶體長度相等， 第一偏振光束1-1和第二偏振光束2-1分別從左旋光BSO晶體L和右旋光BSO晶體R接觸 面處垂直入射至第一 BSO旋光晶體3和第二 BSO旋光晶體4。
具體實施方式
十一、結(jié)合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方 式九的進一步說明，本實施方式中第一 BSO旋光晶體3和第二 BSO旋光晶體4均是由一塊 左旋光BSO晶體L和一塊右旋光BSO晶體R平行的左右堆疊在一起組成的BSO旋光晶體， 所述左旋光BSO晶體L和右旋光BSO晶體R的長度均在5-40mm的范圍內(nèi)，且兩晶體長度相
-vj-，O具體實施方式
十二、結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式與具 體實施方式二、三、四、五、六、七、八、九、十或十一的不同之處在于所有光束在保偏光纖Q 中傳輸。
具體實施方式
十一、本實施方式是對具體實施方式
二的進一步說明，具體實施方 式二中的第一偏振光束1-1的偏振方向垂直于光束的傳播方向，第二偏振光束2-1的偏振 方向平行于光束的傳播方向。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明采用的是基于法拉第磁光效應的兩束光干涉的偏振 效應，用于經(jīng)過光學電流互感器后的兩束光通過干涉后的圖像強度區(qū)分它們偏振方向的不 同，從而啟動電流保護裝置。本發(fā)明的光傳輸部分是在保偏光纖Q中傳輸?shù)?，輸入的第一偏振光?-1的偏振 態(tài)偏振態(tài)垂直于光的傳播方向，所述兩個經(jīng)過堆疊的旋光晶體旁分別設置有電線，該電線 產(chǎn)生磁場，兩個晶體置于磁場中，所述第一偏振光束1-1經(jīng)過第一 BSO旋光晶體3后的偏振 態(tài)的角度發(fā)生變化，所述半波片8使第二偏振光束2-1的偏振角度與第一偏振光束1-1相 差90°，所述第二偏振光束2-1的偏振態(tài)與光的傳播方向平行；與光的傳播方向平行的第 二偏振光束2-1經(jīng)過第二 BSO旋光晶體4后產(chǎn)生旋光效應，即第二偏振光束2-1的偏振態(tài) 的角度發(fā)生了變化；判斷經(jīng)過第一 BSO旋光晶體3出射的光束與經(jīng)過第二 BSO旋光晶體4出射的光束 發(fā)生的偏振態(tài)的偏轉(zhuǎn)角度是否相同，如果第一偏振光束1-1和第二偏振光束2-1偏振態(tài)的偏轉(zhuǎn)角度相同，則經(jīng)過第一 BSO旋光晶體3出射的光束經(jīng)過半透半反鏡5 (第一偏振光束1-1有一半的光強直接穿透 該鏡，也就是取其透射能量)與經(jīng)過第二 BSO旋光晶體4出射的光束再經(jīng)全反鏡6反射后 再經(jīng)半透半反鏡5 (取其反射能量)，匯合的光束共同射向光電探測器；由于第一偏振光束 1-1和第二偏振光束2-1的偏振態(tài)的偏轉(zhuǎn)角度相同，故匯合的兩束光束仍是正交的，因此在 光電探測器7上沒有干涉條紋的產(chǎn)生，判斷該電流正常傳輸；如果第一偏振光束1-1和第二偏振光束2-1偏振態(tài)的偏轉(zhuǎn)角度不同，則說明第二 偏振光束2-1經(jīng)過的第二旋光晶體4周圍的電流出現(xiàn)異常；所述第二 BSO旋光晶體4內(nèi)的 磁場也將發(fā)生變化，根據(jù)法拉第效應，則經(jīng)過第一 BSO旋光晶體3出射的光束經(jīng)過半透半反 鏡5(第一偏振光束1-1有一半的光強直接穿透該鏡，也就是取其透射能量)與經(jīng)過第二 BSO旋光晶體4出射的光束再經(jīng)全反鏡6反射后再經(jīng)半透半反鏡5 (取其反射能量)，匯合的 光束共同射向光電探測器；由于第一偏振光束1-1和第二偏振光束2-1的偏振態(tài)的偏轉(zhuǎn)角
7度不同，故匯合的兩束光束的偏振態(tài)不是正交的，所以兩束光將發(fā)生干涉，產(chǎn)生干涉條紋， 通過光電探測器7探測的條紋的干涉情況可知電線中電流出現(xiàn)異常，進而啟動電流保護裝置。
權(quán)利要求
基于BSO晶體的差流檢測方法，其特征在于具體過程如下步驟一、第一偏振光束(1 1)和第二偏振光束(2 1)分別垂直入射至第一BSO旋光晶體(3)和第二BSO旋光晶體(4)光接收表面的中心位置，所述第一偏振光束(1 1)和第二偏振光束(2 1)為兩束具有相同頻率和相同強度的偏振光，并且第一偏振光束(1 1)和第二偏振光束(2 1)的偏振方向正交，所述第一BSO旋光晶體(3)和第二BSO旋光晶體(4)分別設置在同一根輸電線的周圍，并且設置在同一根輸電線的不同位置，距離輸電線的距離相等，并且在輸電線中傳輸電流產(chǎn)生的磁場范圍內(nèi)；步驟二、第一BSO旋光晶體(3)出射的光束和第二BSO旋光晶體(4)出射的光束同時入射至光電探測器(7)的光接收面上，若光電探測器(7)探測到干涉條紋，則電線中的電流出現(xiàn)異常傳輸；若光電探測器(7)未探測到干涉條紋，則電線中的電流正常傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BSO晶體的差流檢測方法，其特征在于步驟二還包括將 第一 BSO旋光晶體(3)出射的光束和第二 BSO旋光晶體(4)出射的光束衰減的步驟，所述 兩束光的衰減倍數(shù)相同，衰減后的兩束光同時入射至光電探測器(7)的光接收面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BSO晶體的差流檢測方法，其特征在于第一偏振光束 (1-1)的偏振方向垂直于光束的傳播方向，第二偏振光束(2-1)的偏振方向平行于光束的 傳播方向。
4.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于BSO晶體的差流檢測方法的裝置，其特征在于它包括第 一光源(1)、分束轉(zhuǎn)換器(13)、第一 BSO旋光晶體(3)、第二 BSO旋光晶體(4)、第一半透半 反鏡(5)、第一全反鏡(6)和光電探測器(7)，所述第一光源(1)發(fā)出的光束入射至分束轉(zhuǎn) 換器(13)，經(jīng)過分束轉(zhuǎn)換器(13)的光被分成相同頻率、相同強度和偏振方向正交的第一偏 振光束(1-1)和第二偏振光束(2-1)，所述第一偏振光束(1-1)垂直入射至第一BSO旋光晶 體(3)光接收表面的中心位置，所述第一 BSO旋光晶體(3)的透射光入射至第一半透半反 鏡(5)透射面的中心位置，然后經(jīng)該第一半透半反鏡(5)透射的光束垂直入射至光電探測 器(7)的光接收面；所述第二偏振光束(2-1)垂直入射第二 BSO旋光晶體(4)光接收表面的中心位置，所 述第二 BSO旋光晶體(4)的透射光入射至第一全反鏡(6)的中心位置，經(jīng)過該第一全反鏡 (6)反射的光束入射至第一半透半反鏡(5)反射面的中心位置，由該第一半透半反鏡(5)反 射的光束垂直入射至光電探測器(7)的光接收面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于BSO晶體的差流檢測裝置，其特征在于分束轉(zhuǎn)換器(13) 由半波片(8)、第二半透半反鏡(9)和第二全反鏡(10)組成，第一光源(1)發(fā)出的光束入射 至第二半透半反鏡(9)的中心位置后被分成強度相等的透射光束和反射光束，所述反射光 束入射至第二全反鏡(10)中心位置，經(jīng)由該第二全反鏡(10)的反射光束為第一偏振光束 (1-1)，所述透射光束經(jīng)過半波片(8)后的光束為第二偏振光束(2-1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于BSO晶體的差流檢測裝置，其特征在于它還包括第二光 源(2)，所述第二光源(2)發(fā)出的光束入射至分束轉(zhuǎn)換器(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于BSO晶體的差流檢測裝置，其特征在于分束轉(zhuǎn)換器(13) 為半波片(8)，所述第一光源(1)與第二光源(2)分別發(fā)出相同頻率、相同強度和相同偏振 態(tài)的兩束光束，第一光源(1)發(fā)出的光束為第一偏振光束(1-1)，第二光源(2)發(fā)出的光束經(jīng)過半波片(8)后，偏振方向改變90°，形成與第一偏振光束(1-1)偏振方向正交的第二偏 振光束(2-1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于BSO晶體的差流檢測裝置，其特征在于分束轉(zhuǎn)換器(13) 為兩根保偏光纖(Q)，第一光源(1)發(fā)出的光束為第一偏振光束(1-1)，第二光源(2)發(fā)出 的光束為第二偏振光束(2-1)，所述第一偏振光束(1-1)和第二偏振光束(2-1)分別在兩根 保偏光纖(Q)中傳輸。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6、7或8所述的基于BSO晶體的差流檢測裝置，其特征在于第一 BSO旋光晶體(3)和第二 BSO旋光晶體(4)均是由一塊左旋光BSO晶體(L)和一塊右旋光 BSO晶體(R)堆疊在一起組成的BSO旋光晶體。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于BSO晶體的全光纖差流檢測方法，其特征在于第一偏振 光束(1-1)的偏振方向垂直于光束的傳播方向，第二偏振光束(2-1)的偏振方向平行于光 束的傳播方向。
全文摘要
基于BSO晶體的差流檢測方法及實現(xiàn)此方法的裝置，涉及一種差流測量方法和裝置。解決了現(xiàn)有的電流傳輸異常檢測的光學探測儀器存在光在傳播過程中受電磁干擾、測量準確率低、成本高的問題，所述方法具體如下一、第一偏振光束和第二偏振光束分別垂直入射至第一BSO旋光晶體和第二BSO旋光晶體上；二、出射的光束同時入射至光電探測器上，由光電探測器上是否出現(xiàn)干涉條紋判斷電流是否出現(xiàn)異常傳輸。所述裝置，第一光源和第二光源發(fā)出的光束分別垂直入射至第一BSO旋光晶體和第二BSO旋光晶體的中心位置，出射光傳輸至光電探測器的光敏面。本發(fā)明適用于電流傳輸異常檢測領域。
文檔編號G01R19/00GK101975882SQ201010283298
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者于文斌, 吳磊, 張國慶, 申巖, 路忠峰, 郭志忠 申請人:哈爾濱工業(yè)大學