一种光纤电流传感器现场校验装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种光纤电流传感器现场校验装置及其使用方法和应用，包括光纤电流检测传感模块和光纤电流检测处理及显示模块，光纤电流检测传感模块由光源、线性偏光器、偏振分离器、调制器、传输光纤、1/4波长滤波器、光纤传感头、反射镜和光电探测器组成；且从光纤电流检测传感模块的安装和调试出发，合理设置控制步骤，操作简便，能解决现场长期工作的直流大电流传感器进行快捷﹑经济且准确的误差检测与量值传递问题；适用于电解铝、电解铜、电冶炼或电镀等电化工领域现场长期工作的电流检测传感器的检测校验；其安全性能好、测量动态范围大、频率响应度高、体积小、重量轻；能提高电流检测装置的测量精度，满足供电系统的安全稳定的需要。
【专利说明】一种光纤电流传感器现场校验装置
【技术领域】
[0001]本发明属于光学仪器测量电变量【技术领域】，涉及一种采用光调制方法测量电流的装置及其使用方法和应用，尤其涉及一种对现场长期工作的电流检测传感器进行方便、准确地误差检测与量值传递用的光纤电流传感器现场校验装置及其使用方法和应用。
【背景技术】
[0002]在化工或有色金属等电解行业中，直流大电流传感器得到了广泛的应用，其起到了对生产过程中的直流大电流进行计量和控制的作用。因为所属行业的生产工艺具有长期性和连续性的特征，所以在使用现场，由于温度、时间、位置，以及外磁场等诸多因素的影响，使得很多直流大电流传感器普遍存在准确度超差的问题，而又因为直流大电流值的计量和控制的准确度和稳定度对生产设备、人员安全、操作工艺和生产效率都有直接影响，所以对在现场长期工作的电流检测传感器进行方便快捷、经济准确的误差检测与量值传递是非常有必要的。
[0003]传统的直流电流检测传感器多采用以电磁感应原理为基础的电流互感器和霍尔检测式检测装置，其体积较大并且比较笨重，导致运输和现场安装难度增加，此外，其受外磁干扰较大，导致检测精度差，并且其差值需要靠校验人读取，使得人为误差增大，难以准确反映真实结果数值。
[0004]目前，基于法拉第效应的光纤电流传感器以其测量范围较大，且精度较高，被广泛应用于电流测量中，这种光纤电流传感器主要利用安培环路定律和和法拉第磁光效应来测量导体的电流，其根据安培环路定律，通有电流的导体周围会产生闭合的磁场，而在传感光纤中传播的两束偏振光会在磁场的作用下产生相位差，然后利用干涉法检测出此相位差，从而得到与磁场相对应的电流值的大小。这种光纤电流传感器中的传感光纤一般预先安装在封闭的环状金属结构体内，传感光纤绕制在金属结构体的外沿或侧面的阿基米德螺旋槽内，传感光纤初次绕制成功后，用硅胶进行填充固定，使得传感光纤的曲率、放置路径得以固定，即这种传感光纤是被预先固定在闭合的环状结构体上的不可拆卸的结构。在测量导体的电流值时，需要将闭合的环状结构体套到电流导体上，此时只能先将电流导体断开，然后将闭合的环状结构体套入后，再将电流导体连接上。然而，在冶金或化工领域所使用的大电流导体的直径一般可以达到I米以上，是难以轻易断开的，由此可见，现有的这种光纤电流传感器因为不能够在现场进行开口安装，所以其在上述领域中的应用受到极大的限制。
[0005]此外，目前的调制器其主要采用的技术方案基本上都是将调制信号与闭环信号叠加在一起，这样由于微弱电信号交叉耦合的原因，就会存在一些例如直流小电流测量的闭锁问题，对此，通常的解决方法是增加电信号抖动或者进行随机调制，但是这种解决方法只能减小闭锁现象，却不能从根本上对其进行消除，因此导致整体的测量精度难以达到
0.05%。
[0006]申请号为201010150176.7，申请公布号为CN102213729A，名称为“光纤电流传感器装置和光纤电流传感系统”的中国发明专利申请公开了一种包括传感光纤和支架的光纤电流传感装置，同时还公开了一种包括光电探测器、信号处理单元，以及顺序连接的光源、Y形波导、45°熔接点、条形波导调制器、保偏光纤和所述光纤电流传感装置的光纤电流传感系统，以用于对通过导体的电流进行测量，其虽然能够实现现场开口安装以解决工作现场的电流检测和控制，但是因为其采用的是分路调制的干涉法的光纤技术，所以其测量结果很容易并且在很大程度上受到分路调制技术水平的限制，同时也会受到干涉光路各元件其各种光学参数其误差的影响，另外由于分路调制的干涉光路其本身受现场环境温度、时间、位置和外磁场等诸多因素的影响较大，所以其电流检测传感器同样存在容易发生准确度超差情况的问题。
[0007]申请号为200710041685.4，申请公布号为CN101320055A，名称为“全光纤电流传感器”的中国发明专利申请公开了包括光源、3X3保偏光纤耦合器、光纤偏振器、1/4光纤波片和传感光纤环的全光纤电流传感器，其虽然能够在不添加额外的相位偏置装置的情况下，通过采用3X3保偏光纤耦合器提供较为稳定的Sagnac干涉光路，但是因为其同样采用的是干涉法的光纤技术，所以其测量结果同样很容易并且在很大程度上受到分路调制技术水平的限制，同时也会同样受到干涉光路各元件其各种光学参数其误差的影响，另外由于分路调制的干涉光路其本身同样受现场环境温度、时间、位置和外磁场等诸多因素的影响较大，所以其电流检测传感器同样存在容易发生准确度超差情况的问题。
[0008]总体来说，现有的一些化工或有色金属等电解行业中，其工作现场的直流大电流传感器的电流检测和控制装置，多数是采用以电磁感应原理为基础的电流互感器、霍尔检测式检测装置、基于法拉第效应的光纤电流传感器，通过利用干涉法检测出此相位差，从而得到与磁场相对应的电流值的大小，其测量结果很容易并且在很大程度上受到分路调制技术水平的限制，同时也会受到干涉光路各元件其各种光学参数其误差的影响，另外由于分路调制的干涉光路其本身受现场环境温度、时间、位置和外磁场等诸多因素的影响较大，所以其电流检测传感器存在容易发生准确度超差情况的问题；此外，现有的调制器又多采用调制信号与闭环信号叠加在一起的方式，从而由于微弱电信号交叉稱合的原因，存在一些例如直流小电流测量的“闭锁”问题，而通过增加电信号抖动或者进行随机调制的方法只能减小“闭锁”现象，却不能从根本上对其进行消除，因此同样导致整体的测量精度难以达到
0.05% ;现有技术均难以满足所述行业领域对电流检测装置其长期稳定性、可靠性和安全性的要求，从而导致供电系统的安全运作和稳定运行受到不利影响。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种光纤电流传感器现场校验装置，以解决所述化工或有色金属等电解行业中，其电流检测传感器存在容易发生准确度超差情况的问题，尤其是在现场长期作业的情况下，现有电流检测装置所普遍存在的受现场环境温度、时间、位置和外磁场等诸多因素的影响较大，其长期稳定性、可靠性和安全性等指标难以满足行业要求的问题，同时解决现有的调制器由于微弱电信号交叉耦合所导致的例如直流小电流测量的闭锁问题，以及通过增加电信号抖动或者进行随机调制的方法只能减小闭锁现象，却不能从根本上对其进行消除，从而导致整体的测量精度难以达到0.05%的问题；实现对现场长期工作的直流大电流传感器进行快捷、经济且准确的误差检测与量值传递，提高电流检测装置的测量精度，减小其体积，提高其安装方便程度，满足供电系统的安全运作和稳定运行的需要。
[0010]为实现上述目的，本发明提供一种光纤电流传感器现场校验装置，包括相连接的光纤电流检测传感模块和光纤电流检测处理及显示模块，所述光纤电流检测传感模块采用对参考光进行调制后再与被检测信号进行比较处理得出校验结果的闭环控制模式。
[0011]所述光纤电流传感器现场校验装置，优选的是，所述光纤电流检测传感模块包括光纤电流检测传感模块和光纤电流检测处理及显示模块，其特征在于:所述光纤电流检测传感模块由光源、线性偏光器、偏振分离器、调制器、传输光纤、1/4波长滤波器、光纤传感头、反射镜和光电探测器组成；所述光纤传感头与被校验传感器围绕在同一条导电母线上；所述光源通过线性偏光器和偏振分离器与调制器相连接，所述调制器又与传输光纤相连接，所述传输光纤又与1/4波长滤波器相连接，所述1/4波长滤波器又与光纤传感头相连接，所述光纤传感头又与放射镜相连接；所述光源还与光电探测器相连接，所述光电探测器又与光纤电流检测处理及显示模块相连接；所述光纤电流检测处理及显示模块又与被校验传感器相连接；所述光源发出的光被传至线性偏光器，经偏振分离器后被传至调制器，调制器记录波长传至传输光纤，传输光纤将光信号传至1/4波长滤波器，1/4波长滤波器使得光信号产生右旋偏振光和左旋偏振光并传至围绕导电母线的光纤传感头，经围绕导电母线的光纤传感头传输后受监测电流磁场波相位发生变化并传至反射镜，此时光信号被反射镜反射回去，并依次经过1/4波长滤波器、传输光纤和调制器到达光电探测器；光电探测器及电子器件检测出光波的相位漂移，所述光波的相位漂移与导线的电流成正比，经过光/电转换后所得电流数值的数字信号传至光纤电流检测处理模块，所述光纤电流检测处理及显示模块将上述数字信号与被校验传感器传输的模拟信号通过校验软件进行比较处理得出校验结果。
[0012]如上所述的光纤电流传感器现场校验装置，优选的是，所述调制器的调制信号与闭环信号分开，分别施加在调制器的两个臂上。
[0013]在上述任一方案中优选的是，所述光纤传感头米用一根直径为4mm的传感光纤
[0014]更优选的是，所述传感光纤采用单模光纤或圆双折射光纤或低双折射光纤或退火光纤，所述传感光纤包括光纤和套在其外的柔性保护层；所述柔性保护层采用由石英材料制成的套管；所述光纤与柔性保护层之间填充有润滑材料。
[0015]在上述任意方案中，优选的是，所述光纤电流检测传感模块设有支架，并通过支架固定在导电母线上；所述支架采用轻便、绝缘且无磁性材料制成；所述支架固定设置在底座上或固定设置在所述导体母线上下两侧的横梁上；所述支架上设有光纤槽，所述光纤传感头放置在光纤槽中；所述光纤传感头安装在支架上固定的环绕起始位置处；所述支架包括均具有光纤槽的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分可拆卸地连接成环绕所述导体母线一圈的闭合环状结构，所述第一部分的光纤槽与所述第二部分的光纤槽组合成闭合环状，用于放置所述光纤传感头；或者所述支架的第一部分为U形结构，此U形结构由均具有光纤槽的三个直连臂和两个转角臂相连接形成；所述支架的第二部分由均具有光纤槽的两个转角臂和一个直连臂相连接形成；所述第二部分的各个转角臂均与所述第一部分的一个直连臂相连接，所述第一部分与第二部分连接成所述闭合环状结构。
[0016]在上述任意方案中，优选的是，所述传输光纤与光纤传感头为固定连接结构；所述传输光纤设置在操作箱中；所述光纤电流检测处理及显示模块采用电脑；所述光纤电流检测处理及显示模块还连接设有打印机；光源发出的光信号是通过波导传至线性偏光器；所述光源采用SLD光源或LED光源，所述相位调制器采用PZT调制器或光电调制器或集成光学调制器，所述1/4波长滤波器采用全光纤波片；所述光源、线性偏光器、偏振分离器、调制器、传输光纤、1/4波长滤波器、围绕导电母线光纤、反射镜和光电探测器之间采用全光纤连接；所述光纤电流检测传感模块还包括温度传感器；所述温度传感器设置在所述支架上，以检测所述光纤电流检测传感模块的温度并将此温度信号传至所述光纤电流检测处理及显示模块。
[0017]本发明的另一个目的在于，提供一种光纤电流传感器现场校验装置的使用方法，由此方法可以方便快速地在工作现场安装、调试并使用所述光纤电流传感器现场校验装置，以解决所述化工或有色金属等电解行业中，其电流检测传感器存在容易发生准确度超差情况的问题，尤其是在现场长期作业的情况下，现有电流检测装置所普遍存在的受现场环境温度、时间、位置和外磁场等诸多因素的影响较大，其长期稳定性、可靠性和安全性等指标难以满足行业要求的问题；实现对现场长期工作的直流大电流传感器进行快捷、经济且准确的误差检测与量值传递，提高电流检测装置的测量精度，提高其安装方便程度，满足供电系统的安全运作和稳定运行的需要。
[0018]如上所述的光纤电流传感器现场校验装置的使用方法，包括以下步骤:
[0019]第一步，将光纤电流检测传感模块安装在支架上，并固定在与被校验传感器同一根的导电母线上；所述支架采用轻便、绝缘且无磁性材料制成；
[0020]第二步，将传感光纤固定安装；
[0021]第三步，将被校验传感器输出的模拟信号引到光纤电流检测处理及显示模块的对应端口上；
[0022]第四步，通过光纤电流检测处理及显示模块设置界面为与被校验传感器相同的量程，并且对应比例输出信号；
[0023]第五步，设置完成后，通过确定指令自动回到校准界面，通过增大或减小导电母线的电流以自动显示测量位置处光纤电流检测传感模块的测量值、被校验传感器的测量值、其二者的差值百分比、波形曲线图，以及校验检测时的温度和湿度情况；
[0024]第六步，增大或减小导电母线的电流时，改变检测校验位置点并停顿，重复上述第五步。
[0025]如上所述的光纤电流传感器现场校验装置的使用方法，优选的是，第六步后，还包括以下步骤:
[0026]第七步，通过打印机打印出校验结果报告单，所述校验结果报告单上的检测结果自动按照差值百分比为10%、20%、30%、40%、50%，60%、70%、80%、90%和100%进行分类报表。
[0027]本发明的另一个目的在于，提供一种光纤电流传感器现场校验装置的应用，以解决所述化工或有色金属等电解行业中，其电流检测传感器存在容易发生准确度超差情况的问题，尤其是在现场长期作业的情况下，现有电流检测装置所普遍存在的受现场环境温度、时间、位置和外磁场等诸多因素的影响较大，其长期稳定性、可靠性和安全性等指标难以满足行业要求的问题；实现对现场长期工作的直流大电流传感器进行快捷、经济且准确的误差检测与量值传递，提高电流检测装置的测量精度，提高其安装方便程度，满足供电系统的安全运作和稳定运行的需要。[0028]如上所述的光纤电流传感器现场校验装置在电解铝、电解铜、电冶炼或电镀领域的电化工领域其现场长期工作的电流检测传感器的检测校验中的应用。
[0029]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0030]本发明提供了一种光纤电流传感器现场校验装置，其在原理上采用了全光纤光路与全数字闭环控制技术相结合的技术，使得测量精度高、频带宽且无饱和现象，能够准确测量直流电流和高次谐波；并且基于安培环路定律，避免临近磁场的干扰，理想地克服了传统直流电流传感器的不足；其以高精度光纤电流检测传感模块为基础，解决了传统电流传感器所普遍存在的稳定性差，易受温度、外磁场和振动干扰等技术难题；在电流检测中采用光纤敏感环结构，使得其尺寸调节方便且安装方式灵活。
[0031]本发明提供的光纤电流传感器现场校验装置，其调制器的调制信号与闭环信号分开，分别施加在调制器的两个臂上，从而因为交叉耦合的信号是固定的，所以仅会引入一个固定的很小的偏置信号，且这一误差能够通过校零的方法轻松的进行补偿，以解决现有的调制器由于微弱电信号交叉耦合所导致的例如直流小电流测量的闭锁问题，以及通过增加电信号抖动或者进行随机调制的方法只能减小闭锁现象，却不能从根本上对其进行消除，从而导致整体的测量精度难以达到0.05%的问题，从而有效提高整体的检测灵敏度和校验精度。
[0032]本发明提供的光纤电流传感器现场校验装置，其围绕导电母线的光纤传感头采用一根直径4mm的光纤，使得现场安装不受磁力影响，且安装方便安全，此外，全数字传输也能够减少传输误差。
[0033]本发明提供的光纤电流传感器现场校验装置，其信号传输采用全数字化处理，其信号校准操作采用电脑处理，且通过参数设置为同一比例关系信号，然后将两信号在同一坐标平面对比误差值，使得测量过程中每一个测量点的检测结果数据及曲线图表都能够实时、直观、方便地读取和存储，并且还能够通过打印机打出报表。
[0034]本发明还提供了一种光纤电流传感器现场校验装置的使用方法，其从光纤电流检测传感模块的安装和调试出发，通过合理设置控制步骤，操作简便，能够解决现场长期工作的直流大电流传感器进行快捷、经济且准确的误差检测与量值传递问题。
[0035]本发明还提供了 一种光纤电流传感器现场校验装置在现场长期工作的电流检测传感器的检测校验中的应用，尤其是在电解铝、电解铜、电冶炼或电镀领域其现场长期工作的电流检测传感器的检测校验中的应用，以解决所述化工或有色金属等电解行业中，其电流检测传感器存在容易发生准确度超差情况的问题，尤其是在现场长期作业的情况下，现有电流检测装置所普遍存在的受现场环境温度、时间、位置和外磁场等诸多因素的影响较大，其长期稳定性、可靠性和安全性等指标难以满足行业要求的问题；实现对现场长期工作的直流大电流传感器进行快捷、经济且准确的误差检测与量值传递，提高电流检测装置的测量精度，提高其安装方便程度，满足供电系统的安全运作和稳定运行的需要。
[0036]总体来说，本发明提供了一种光纤电流传感器现场校验装置及其使用方法和应用，解决所述化工或有色金属等电解行业中，其电流检测传感器存在容易发生准确度超差情况的问题，尤其是在现场长期作业的情况下，现有电流检测装置所普遍存在的受现场环境温度、时间、位置和外磁场等诸多因素的影响较大，其长期稳定性、可靠性和安全性等指标难以满足行业要求的问题，同时解决现有的调制器由于微弱电信号交叉耦合所导致的例如直流小电流测量的闭锁问题，以及通过增加电信号抖动或者进行随机调制的方法只能减小闭锁现象，却不能从根本上对其进行消除，从而导致整体的测量精度难以达到0.05%的问题；实现对现场长期工作的直流大电流传感器进行快捷、经济且准确的误差检测与量值传递；其具有安全性能好、测量动态范围大、频率响应度高、体积小、重量轻等优点；其最大电流测量范围可以达到IOOOkA,准确度可以达到0.01% ;能够提高电流检测装置的测量精度，提高其安装检测方便程度，满足供电系统的安全运作和稳定运行的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是本发明的光纤电流传感器现场校验装置的结构示意图；
[0038]图2是现有技术中的光电调制器的结构示意图；
[0039]图3是本发明的光纤电流传感器现场校验装置的光电调制器的结构示意图。
[0040]图中，I为光源，2为调制器,3为传输光纤,4为1/4波长滤波器,5为光纤传感头，6为反射镜，7为光电探测器，8为被校验传感器，9为光纤电流检测处理及显示模块，10为信号电极，11为地电极，12为调制和闭环叠加输入信号，13为地信号，14为调制输入信号，15为闭环输入信号。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明:
[0042]实施例1:
[0043]一种光纤电流传感器现场校验装置，包括相连接的光纤电流检测传感模块和光纤电流检测处理及显示模块9，所述光纤电流检测传感模块采用对参考光进行调制后再与被检测信号进行比较处理得出校验结果的闭环控制模式。
[0044]实施例2:
[0045]如图1所示，一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例1，所不同的是，所述光纤电流检测传感模块由光源1、线性偏光器、偏振分离器、调制器2、传输光纤3、1/4波长滤波器4、光纤传感头5、反射镜6和光电探测器7组成；所述光纤传感头5与被校验传感器8围绕在同一条导电母线上；所述光源I通过线性偏光器和偏振分离器与调制器2相连接，所述调制器2又与传输光纤3相连接，所述传输光纤3又与1/4波长滤波器4相连接，所述1/4波长滤波器4又与光纤传感头5相连接，所述光纤传感头5又与放射镜相连接；所述光源I还与光电探测器7相连接，所述光电探测器7又与光纤电流检测处理及显示模块9相连接；所述光纤电流检测处理及显示模块9又与被校验传感器8相连接；所述光源I发出的光被传至线性偏光器，经偏振分离器后被传至调制器2，调制器2记录波长传至传输光纤3，传输光纤3将光信号传至1/4波长滤波器4，1/4波长滤波器4使得光信号产生右旋偏振光和左旋偏振光并传至围绕导电母线的光纤传感头5，经围绕导电母线的光纤传感头5传输后受监测电流磁场波相位发生变化并传至反射镜6，此时光信号被反射镜6反射回去，并依次经过1/4波长滤波器4、传输光纤3和调制器2到达光电探测器7 ;光电探测器7及电子器件检测出光波的相位漂移，所述光波的相位漂移与导线的电流成正比，经过光/电转换后所得电流数值的数字信号传至光纤电流检测处理模块，所述光纤电流检测处理及显示模块9将上述数字信号与被校验传感器8传输的模拟信号通过校验软件进行比较处理得出校验结果。
[0046]实施例3:
[0047]如图1和图3所示，一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例2，所不同的是，所述调制器2的调制信号与闭环信号分开，分别施加在调制器2的两个臂上。
[0048]实施例4:
[0049]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例2，所不同的是，所述光纤传感头5米用一根直径为4mm的传感光纤。
[0050]实施例5:
[0051]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例4，所不同的是，所述传感光纤包括光纤和套在其外的柔性保护层；所述柔性保护层采用由石英材料制成的套管；所述光纤与柔性保护层之间填充有润滑材料。
[0052]实施例6:
[0053]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例4，所不同的是，所述传感光纤采用退火光纤。
[0054]实施例1:
[0055]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例4，所不同的是，所述传感光纤采用圆双折射光纤。
[0056]实施例8:
[0057]—种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例4，所不同的是，所述传感光纤采用低双折射光纤；所述光纤电流检测传感模块设有支架，并通过支架固定在导电母线上。
[0058]实施例9:
[0059]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例4，所不同的是，所述支架采用轻便、绝缘且无磁性材料制成；所述支架上设有光纤槽，所述光纤传感头5放置在光纤槽中。
[0060]实施例10:
[0061]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例9，所不同的是，所述支架包括均具有光纤槽的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分可拆卸地连接成环绕所述导体母线一圈的闭合环状结构，所述第一部分的光纤槽与所述第二部分的光纤槽组合成闭合环状，用于放置所述光纤传感头5。
[0062]实施例11:
[0063]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例9，所不同的是，所述支架的第一部分为U形结构，此U形结构由均具有光纤槽的三个直连臂和两个转角臂相连接形成；所述支架的第二部分由均具有光纤槽的两个转角臂和一个直连臂相连接形成；所述第二部分的各个转角臂均与所述第一部分的一个直连臂相连接，所述第一部分与第二部分连接成所述闭合环状结构。
[0064]实施例12:
[0065]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例9，所不同的是，所述支架固定设置在所述导体母线上下两侧的横梁上；所述光纤传感头5安装在支架上固定的环绕起始位置处。
[0066]实施例13:[0067]一种光纤电流传感器现场校验装置，包括光纤电流检测传感模块和光纤电流检测处理及显示模块9，所述光纤电流检测传感模块由光源1、线性偏光器、偏振分离器、调制器
2、传输光纤3、1/4波长滤波器4、光纤传感头5、反射镜6和光电探测器7组成；所述光纤传感头5与被校验传感器8围绕在同一条导电母线上；所述光源I通过线性偏光器和偏振分离器与调制器2相连接，所述调制器2又与传输光纤3相连接，所述传输光纤3又与1/4波长滤波器4相连接，所述1/4波长滤波器4又与光纤传感头5相连接，所述光纤传感头5又与放射镜相连接；所述光源I还与光电探测器7相连接，所述光电探测器7又与光纤电流检测处理及显示模块9相连接；所述光纤电流检测处理及显示模块9又与被校验传感器8相连接；所述光源I发出的光被传至线性偏光器，经偏振分离器后被传至调制器2，调制器2记录波长传至传输光纤3，传输光纤3将光信号传至1/4波长滤波器4，1/4波长滤波器4使得光信号产生右旋偏振光和左旋偏振光并传至围绕导电母线的光纤传感头5，经围绕导电母线的光纤传感头5传输后受监测电流磁场波相位发生变化并传至反射镜6，此时光信号被反射镜6反射回去，并依次经过1/4波长滤波器4、传输光纤3和调制器2到达光电探测器7 ;光电探测器7及电子器件检测出光波的相位漂移，所述光波的相位漂移与导线的电流成正比，经过光/电转换后所得电流数值的数字信号传至光纤电流检测处理模块，所述光纤电流检测处理及显示模块9将上述数字信号与被校验传感器8传输的模拟信号通过校验软件进行比较处理得出校验结果；所述调制器2的调制信号与闭环信号分开，分别施加在调制器2的两个臂上；所述光纤传感头5采用一根直径为4_的传感光纤；所述传感光纤包括光纤和套在其外的柔性保护层；所述柔性保护层采用由石英材料制成的套管；所述光纤与柔性保护层之间填充有润滑材料；所述传感光纤采用单模光纤；所述光纤电流检测传感模块设有支架，并通过支架固定在导电母线上；所述支架采用轻便、绝缘且无磁性材料制成；所述支架上设有光纤槽，所述光纤传感头5放置在光纤槽中；所述支架包括均具有光纤槽的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分可拆卸地连接成环绕所述导体母线一圈的闭合环状结构，所述第一部分的光纤槽与所述第二部分的光纤槽组合成闭合环状，用于放置所述光纤传感头5 ;所述支架固定设置在底座上；所述光纤传感头5安装在支架上固定的环绕起始位置处。
[0068]实施例14:
[0069]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例13，所不同的是，所述传输光纤3与光纤传感头5为固定连接结构；所述传输光纤3设置在操作箱中；所述光纤电流检测处理及显示模块9采用电脑；所述光纤电流检测处理及显示模块9还连接设有打印机；光源I发出的光信号是通过波导传至线性偏光器；所述光源I采用SLD光源I ;所述相位调制器2采用PZT调制器2 ;所述1/4波长滤波器4采用全光纤波片；所述光源1、线性偏光器、偏振分离器、调制器2、传输光纤3、1/4波长滤波器4、围绕导电母线光纤、反射镜6和光电探测器7之间采用全光纤连接；所述光纤电流检测传感模块还包括温度传感器。
[0070]实施例15:
[0071]一种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例13，所不同的是，所述光源I采用LED光源1，所述相位调制器2采用光电调制器2，所述1/4波长滤波器4采用全光纤波片。
[0072]实施例16:
[0073]—种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例15，所不同的是，，所述相位调制器2采用集成光学调制器2。
[0074]实施例17:
[0075]—种光纤电流传感器现场校验装置，同实施例13，所不同的是，所述温度传感器设置在所述支架上，以检测所述光纤电流检测传感模块的温度并将此温度信号传至所述光纤电流检测处理及显示模块9。
[0076]实施例18:
[0077]所述的光纤电流传感器现场校验装置的使用方法，包括以下步骤:
[0078]第一步，将光纤电流检测传感模块安装在支架上，并固定在与被校验传感器8同一根的导电母线上；所述支架采用轻便、绝缘且无磁性材料制成；
[0079]第二步，将光纤传感头5固定安装；
[0080]第三步，将被校验传感器8输出的模拟信号引到光纤电流检测处理及显示模块9的对应端口上；
[0081]第四步，通过光纤电流检测处理及显示模块9设置界面为与被校验传感器8相同的量程，并且对应比例输出信号；
[0082]第五步，设置完成后，通过确定指令自动回到校准界面，通过增大或减小导电母线的电流以自动显示测量位置处光纤电流检测传感模块的测量值、被校验传感器8的测量值、其二者的差值百分比、波形曲线图，以及校验检测时的温度和湿度情况；
[0083]第六步，增大或减小导电母线的电流时，改变检测校验位置点并停顿，重复上述第五步。
[0084]实施例19:
[0085]所述的光纤电流传感器现场校验装置的使用方法，同实施例17，所不同的是，第六步后，还包括以下步骤:
[0086]第七步，通过打印机打印出校验结果报告单，所述校验结果报告单上的检测结果自动按照差值百分比为10%、20%、30%、40%、50%，60%、70%、80%、90%和100%进行分类报表。
[0087]实施例20:
[0088]所述的光纤电流传感器现场校验装置在电解铝、电解铜、电冶炼或电镀领域的电化工领域其现场长期工作的电流检测传感器的检测校验中的应用。
[0089]上述具体实施例只是为了更好地理解本发明而作的详细说明。显然在不超出权利要求限定范围可对本发明进行不同的变型和改型。因此，上述实施例只具有例示性的而不具有限制的意义。
【权利要求】
1.一种光纤电流传感器现场校验装置，包括相连接的光纤电流检测传感模块和光纤电流检测处理及显示模块(9)，其特征在于:所述光纤电流检测传感模块采用对参考光进行调制后再与被检测信号进行比较处理得出校验结果的闭环控制模式。
2.如权利要求1所述的光纤电流传感器现场校验装置，其特征在于:所述光纤电流检测传感模块由光源(I)、线性偏光器、偏振分离器、调制器(2)、传输光纤(3)、1/4波长滤波器(4)、光纤传感头(5)、反射镜(6)和光电探测器(7)组成；所述光纤传感头(5)与被校验传感器(8)围绕在同一条导电母线上；所述光源(I)通过线性偏光器和偏振分离器与调制器(2)相连接，所述调制器(2)又与传输光纤(3)相连接，所述传输光纤(3)又与1/4波长滤波器(4)相连接，所述1/4波长滤波器(4)又与光纤传感头(5)相连接，所述光纤传感头(5)又与放射镜相连接；所述光源(I)还与光电探测器(7)相连接，所述光电探测器(7)又与光纤电流检测处理及显示模块(9)相连接；所述光纤电流检测处理及显示模块(9)又与被校验传感器(8)相连接；所述光源(I)发出的光被传至线性偏光器，经偏振分离器后被传至调制器(2)，调制器(2)记录波长传至传输光纤(3)，传输光纤(3)将光信号传至1/4波长滤波器(4), 1/4波长滤波器(4)使得光信号产生右旋偏振光和左旋偏振光并传至围绕导电母线的光纤传感头(5)，经围绕导电母线的光纤传感头(5)传输后受监测电流磁场波相位发生变化并传至反射镜(6)，此时光信号被反射镜(6)反射回去，并依次经过1/4波长滤波器(4)、传输光纤(3)和调制器(2)到达光电探测器(7);光电探测器(7)及电子器件检测出光波的相位漂移，所述光波的相位漂移与导线的电流成正比，经过光/电转换后所得电流数值的数字信号传至光纤电流检测处理模块，所述光纤电流检测处理及显示模块(9)将上述数字信号与被校验传感器(8)传输的模拟信号通过校验软件进行比较处理得出校验结果。
3.如权利要求1所述的光纤电流传感器现场校验装置，其特征在于:所述调制器(2)的调制信号与闭环信号分开 ，分别施加在调制器(2)的两个臂上。
4.如权利要求1所述的光纤电流传感器现场校验装置，其特征在于:所述光纤传感头(5)米用一根直径为4mm的传感光纤。
5.如权利要求4所述的光纤电流传感器现场校验装置，其特征在于:所述传感光纤采用单模光纤或圆双折射光纤或低双折射光纤或退火光纤，所述传感光纤包括光纤和套在其外的柔性保护层；所述柔性保护层采用由石英材料制成的套管；所述光纤与柔性保护层之间填充有润滑材料。
6.如权利要求1-5任一项所述的光纤电流传感器现场校验装置，其特征在于:所述光纤电流检测传感模块设有支架，并通过支架固定在导电母线上；所述支架采用轻便、绝缘且无磁性材料制成；所述支架固定设置在底座上或固定设置在所述导体母线上下两侧的横梁上；所述支架上设有光纤槽，所述光纤传感头(5)放置在光纤槽中；所述光纤传感头(5)安装在支架上固定的环绕起始位置处；所述支架包括均具有光纤槽的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分可拆卸地连接成环绕所述导体母线一圈的闭合环状结构，所述第一部分的光纤槽与所述第二部分的光纤槽组合成闭合环状，用于放置所述光纤传感头(5);或者所述支架的第一部分为U形结构，此U形结构由均具有光纤槽的三个直连臂和两个转角臂相连接形成；所述支架的第二部分由均具有光纤槽的两个转角臂和一个直连臂相连接形成；所述第二部分的各个转角臂均与所述第一部分的一个直连臂相连接，所述第一部分与第二部分连接成所述闭合环状结构。
7.如权利要求1-5任一项所述的光纤电流传感器现场校验装置，其特征在于:所述传输光纤(3)与光纤传感头(5)为固定连接结构；所述传输光纤(3)设置在操作箱中；所述光纤电流检测处理及显示模块(9)采用电脑；所述光纤电流检测处理及显示模块(9)还连接设有打印机；光源(I)发出的光信号是通过波导传至线性偏光器；所述光源(I)采用SLD光源(I)或LED光源(I)，所述相位调制器(2 )采用PZT调制器(2 )或光电调制器(2 )或集成光学调制器(2)，所述1/4波长滤波器(4)采用全光纤波片；所述光源(I)、线性偏光器、偏振分离器、调制器(2)、传输光纤(3)、1/4波长滤波器(4)、围绕导电母线光纤、反射镜(6)和光电探测器(7)之间采用全光纤连接；所述光纤电流检测传感模块还包括温度传感器；所述温度传感器设置在所述支架上，以检测所述光纤电流检测传感模块的温度并将此温度信号传至所述光纤电流检测处理及显示模块(9 )。
8.一种光纤电流传感器现场校验装置的使用方法，包括以下步骤: 第一步，将光纤电流检测传感模块安装在支架上，并固定在与被校验传感器(8)同一根的导电母线上；所述支架采用轻便、绝缘且无磁性材料制成； 第二步，将光纤传感头(5)固定安装； 第三步，将被校验传感器(8)输出的模拟信号引到光纤电流检测处理及显示模块(9)的对应端口上； 第四步，通过光纤电流检测处理及显示模块(9)设置界面为与被校验传感器(8)相同的量程，并且对应比例输出信号； 第五步，设置完成后，通过确定指令自动回到校准界面，通过增大或减小导电母线的电流以自动显示测量位置处光纤电流检测传感模块的测量值、被校验传感器(8)的测量值、其二者的差值百分比、波形曲线图，以及校验检测时的温度和湿度情况； 第六步，增大或减小导电母线的电流时，改变检测校验位置点并停顿，重复上述第五`止/J/ o
9.如权利要求8所述的光纤电流传感器现场校验装置的使用方法，其特征在于:第六步后，还包括以下步骤: 第七步，通过打印机打印出校验结果报告单，所述校验结果报告单上的检测结果自动按照差值百分比为10%、20%、30%、40%、50%，60%、70%、80%、90%和100%进行分类报表。
10.如权利要求1-7任一项所述的光纤电流传感器现场校验装置在电解铝、电解铜、电冶炼或电镀领域的电化工领域其现场长期工作的电流检测传感器的检测校验中的应用。
【文档编号】G01R35/00GK103616651SQ201310182567
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2013年4月1日
【发明者】龚文俊, 裴朝阳, 李纯朴, 李耿, 高立节 申请人:湖北迅迪科技有限公司