一种可改善全光纤电流互感器性能的高磁光系数光纤的制作方法

本发明涉及一种高磁光系数传感光纤，即高菲尔德(verdet)常数传感光纤，可以应用在全光纤电流互感器中实现以光学方法测量待测电流生成的信号，特别适合用于测量高压输电网的电流；也可以用于以光学方法快速测量复杂极端条件中的磁场，例如在可控核聚变托卡马克装置中的迅变强磁场。

关键词：特种光纤；全光纤电流互感器；迅变强磁场传感；

属于光学材料，电力与能源领域。

背景技术：

基于faraday磁光效应的电子式全光纤电流互感器(简记：全光纤电流互感器；简记为：fct)属于无源型的电子式光学电流互感器，具有传统电磁式电流互感器无法比拟的优势。全光纤电流互感器充份利用了现代光电和光纤传感技术的优异特性，安全，可靠，理论完善，性能优越，具有其它各种技术方案无法比拟的优势，是新一代光学电流互感器的发展方向，它与电子式光学电压互感器相互结合应用，将构成智能大电网必需的新型高端关键设备。

全光纤电流互感器的原理是faraday磁光效应，即光纤中所传输光束的偏振面转动角度与传输光束所在处磁场有效分量成比例的效应。

全光纤电流互感器中目前实际应用的传感光纤是光通讯工业中的熔融石英光纤(简记为：常规光纤)，或者是在此基础上对其光学传输特性改进后的传感光纤，如低双折射率光纤，椭圆芯光纤，以及近期出现的旋光纤(都记作改进型光纤)等等。

所有这些用作传感的改进型光纤，从其化学结构成份来看，都是与常规光纤相同的；从其对磁场的传感系数即菲尔德(verdet)常数来看也是与常规光纤相同，都是在大约每安培匝电流对应1微弧度(1μrad/a.1匝)的程度上。

所谓高磁光系数，即高菲尔德常数传感光纤是指其磁光系数即菲尔德常数值比常规光纤的菲尔德常数值显著高出的传感光纤。

全光纤电流互感器的优点

基于磁光效应制造的全光纤电流互感器充分利用了现代光电和光纤传感技术的优异特性，具备如下一系列重要优点：

优异的电气绝缘性能；高低压电气完全隔离；抗杂散电磁场干扰；无铁磁饱和；频域宽度大；响应速度快；大动态范围内的高精度；高的谐波准确度；轻得多的重量；小得多的体积；无需油，纸，塑料，特殊气体等绝缘材料；保护环境；光纤输出数字信号；无燃烧，爆炸危险，具有高安全特性；不存在二次开路危险；运行及维修费用低；抗快速暂态过电压(vfto)干扰；暂态特性好；可靠性强；集成化、智能化的优势；

上述一系列重要优点，很大程度上是依赖于传感光纤：它与其余部分的光纤经过熔接，与很少几个在线运行的光纤器件结合而贯穿全光路，构成一根完整的光纤。其中关键的部分是闭合围绕载电流导体的传感光纤圈，它由一根传感光纤弯曲盘绕成若干圈后闭合而构成。

传感光纤圈决定了全光纤电流互感器所获取电流(所生成磁场)对应光信号的强度。只有信号强度足够，才可以保证测量的准确度。

尚未逾越的技术障碍

目前所研制出的全光纤电流互感器，即fct的性能已经接近实际工程应用的水平。然而还存在一些尚未逾越的技术障碍：这就是传感光纤圈的结构过份复杂，制作工艺极其困难，器件结构十分脆弱，造出成品的效益低下，并且这些成品的温度特性很不稳定；而且无法保证成品间的一致性。即使改进型光纤的应用也未能够克服上述技术障碍。这就使全光纤电流互感器的整体准确度，可靠性，稳定性，一致性都受到非常不利的影响。具体如下：

-传感光纤圈的温度特性不够稳定，即主要由于传感光纤圈的输出信号随环境温度的变化而改变，因温度变化形成的误差造成fct的整体误差难以降低到国家电力标准允许的程度以内；

-所制出的传感光纤圈一致性较差，且难以提高；

-制造工艺相当繁杂，艰难，成品率很低；

-所制出的传感光纤圈结构复杂，材质脆弱，牢固性差；

-对于制作工艺和经验依赖性过大；

-即使应用所谓改进型光纤后fct的整体性能可以达到国家标准要求，但是十分困难，在各类测试中实际都是在特定条件下勉强地达到标准要求，因此尚不具备对于产品的工程化要求。

在fct中，围绕载流导体闭合的传感光纤圈中服从安培定律：

θ＝∮vh.dx＝vni(1)

θ：传感光纤中两束偏振光之间的相位差(对应于电流的光信号)；

i：流过载流导体的电流(被测的电流)；

h：流过载流导体的电流产生的磁场强度；

n：传感光纤圈的匝数

v：菲尔德(verdet)常数(磁光系数，即v值)；

目前所普遍用于制作传感光纤圈的常规光纤，其成分都基于常规光纤的熔融石英材料制成，相应的菲尔德常数处于大约1微弧度/1安培.1匝(1μrad/a.1匝)的数值上，对应的波长为：1310nm。在专门为传感光纤圈所制作的改进型传感光纤中，尽管制作工艺以及光纤构造多种多样，但是由于所用材料相同，传感光纤圈用改进型传感光纤的菲尔德常数同样约为1μrad/a.1匝。但是在这个水平上传感获取的电流信号强度明显太弱，不足以保证全部测量电流范围中国家标准所要求的准确级。为了达到这个准确级必需的信号强度，利用熔融石英材料制作的旋光纤所构成传感光纤圈必须有很多匝数。

至今为止作为制作传感光纤圈所用传感光纤的最佳选择，都是光学传输性能改进过的采用熔融石英材料制作的旋光纤(spunfiber)，它的菲尔德常数在波长1310nm处约为1μrad/(安培.1匝)。尽管采用了非常复杂，极为困难的工艺及设备制作出昂贵的旋光纤，但因为其原材料都是用的熔融石英材料，所以旋光纤具有与常规光纤相同的菲尔德常数。

因此这种fct测量的准确度仍然无法保证达到0.2准确级别。而且测量准确度在全温度区间(-40℃～+70℃)里保持在国家标准要求范围内还是十分困难，十分勉强的，各类测试中实际上都是在特定条件下才刚能达到标准要求。

其原因在于：由于制作传感光纤圈时必须弯曲光纤使其成闭合圆圈，这就会改变光纤内部的应力分布，从而改变光纤内部的折射率分布，在光纤内部形成线性双折射，由此改变光纤中所传播光束的偏振态。其结果是改变了fct所测信号的强度，因而造成了fct测量结果的误差。

不仅如此，由于制造传感光纤圈必须采用相当多匝数的传感光纤，并且这种传感光纤圈的直径受应用条件约束而不能够过大，所以多匝数小直径传感光纤圈就导致了光纤内部弯曲应力较大，对应的线性双折射也就较大。当外界温度变化时，这些光纤内部较大的应力及其对应的线性双折射会随外界温度而改变，更难解决的是该线性双折射还会随外界温度的变化率而改变，最后导致全光纤电流互感器(fct)的准确度受到温度的影响，甚至会受到温度随时间变化速率的影响；也就是受到温度变化历史的影响。因此非常难于以数字补偿的方式克服此影响，使得fct对于同一电流测出的信号也随环境温度变化。

线性双折射随环境温度的变化速率而变化的结果为：线性双折射随温度变化的数值实际上难以在同一温度再现，并且测试操作中的各种因素，以及测试经历过程都对其有影响。这就使得对线性双折射的误差作温度补偿变得异常复杂而且效果不稳定，不确定，以至于实际应用中无法可靠进行。

由于fct工作的全温度区间高达110℃，所对应的误差数值足以显著影响国家标准规定的测试精确度，无法忽略。

因此研制和应用高菲尔德常数传感光纤，使得在保证对同一待测电流传感出相同信号强度的前提下，减少传感光纤圈的匝数，依此降低传感光纤圈产生的线性双折射，从而显著降低因温度变化对光纤传感圈输出信号造成的误差，并且降低线性双折射与温度变化率对应的不稳定。这样fct就能够提高全温度范围内的准确度，重复性以及稳定度。

本专利给出的技术方案

按照本专利应用高菲尔德常数传感光纤的全光纤电流互感器不仅具备上述优点，而且还有特别的优势：

·整体结构精炼，轻便，紧凑，牢固；

·传感光纤圈构造简单，容易制作；

·长期运行可靠；

·抵抗振动和温度等干扰；

高可靠性，长寿命，低成本，可以在恶劣工作环境下长期使用。

本专利给出的方案：改进传感光纤所用材料的化学成份，也就是对常规光纤和改进型光纤的材料作针对性的特定元素掺杂，用以增大传感光纤的菲尔德常数。以此高菲尔德常数光纤构成的传感光纤圈，能够提供足够信号强度以保证测量准确度，还可以显著减少传感光纤圈的匝数以达到fct温度稳定性等指标；同时还能够大大减低传感光纤圈的复杂程度，简化制造要求和降低工艺难度，提高传感光纤圈的坚固程度，并且增加所制出传感光纤圈的一致性。

这样的掺杂光纤既要满足现用常规光纤的光学特征基本指标，又必须具有比常规光纤高很多的菲尔德常数，才能够制造出最终能够克服上述所有缺点的满足工程制造和实际电网运行应用要求的全光纤电流互感器(fct)。

提高传感圈所用光纤菲尔德常数的方法

本专利方案提出增强光纤传感圈所用光纤菲尔德常数的技术方案。

高菲尔德常数光纤带来的好处：

*增大测试信号的信噪比，从而达到国家标准规定的0.2s级计量准确度；

*允许在大动态范围内提高精确度；

*减少光纤传感圈匝数，显著简化光纤传感圈结构；

*取消光纤传感圈复杂的封装构造及其脆弱又艰难的制作工艺流程；

*增加光纤传感圈测量精度随温度变化的稳定性；

*增强传感光纤圈结构的的牢固程度；

*取消用于温度补偿的整套装置子系统，包括下列器件：

-光纤温度传感头；

-测温信号传输光纤；

-测温信号解调电子模块及软件；

-测温光路及其光源；

-免去了复杂而又敏感的温度补偿系数调试，校对，预测试工作；

*使得fct整体系统的可靠度，耐久度，牢固度，都显著提高；

*使fct整体结构大为简化；

*显著降低fct的成本；

*允许调节菲尔德常数数值以适应测量低电流信号的fct；

*允许调节菲尔德常数数值以适应传感不同强度的磁场；

最终，采用高菲尔德常数传感光纤会使得全光纤电流互感器成为真正在高压电力网工程中得到实际应用的高端设备产品。

为获取高菲尔德常数传感光纤就要对制造石英光纤以及玻璃光纤的材料进行掺杂。

具体实现措施

目前的状况

现今制作fct通常所用的传感光纤是熔融石英旋光纤，并且是单模光纤。fct光源的波长为1310nm，其光束所通过的芯层(core)以及包层(cladding)所用的材料一般为改变光学折射率而适当掺杂的sio2(二氧化硅)；这些石英光纤都具有大约1μrad/a.1匝的菲尔德系数。

选取增大菲尔德常数值用的掺杂材料

目前已经制作出的菲尔德常数值(简记作：v值)比较高的光学材料主要是磁光玻璃。

磁光玻璃可以分为两类：顺磁玻璃和逆磁玻璃。

在(1)式中，菲尔德常数v值为正值的磁光玻璃是逆磁材料，v值为负值的磁光玻璃则是顺磁材料。

顺磁玻璃具有较大的v值，但是对温度的依赖性大，v值基本与温度成反比关系。

而逆磁玻璃虽然v值相对较小，但对温度依赖性很小，因而可以制作更稳定的磁光器件，以在特殊环境下应用。

为了制作高菲尔德常数的顺磁玻璃，需要利用稀土元素铽(tb)；以及其它各种可以增高菲尔德常数的掺杂元素或化合物，如：镨pr，铯ce，镉nd，镝dy，...等等，及其化合物。

为了制作高菲尔德常数的逆磁玻璃，需要利用各种可以增高菲尔德常数的掺杂元素或它们的化合物，如：铅pb，硼b，锗ge，碲te，锑sb，铋bi，tl铊，...等等，及其化合物。

制作高菲尔德常数掺杂的玻璃传感光纤或者石英传感光纤所用的光纤预制坯需要掺杂的元素及其化合物与磁光玻璃所需要的逆磁或顺磁掺杂材料成份类似，但是所对应浓度数值会有不同。

为了达到fct在大气环境温度中运行的要求，在掺杂光纤的选择上应该优先选用其菲尔德常数的温度特性很稳定的逆磁材料掺杂的光纤，对应的这类光纤的菲尔德常数经估算在1310nm处大约为：～0.015min/osd.cm；从上述计算可以得出对应的国际单位制的菲尔德常数值约为：～5μrad/a.1匝。fct中相应的具有足够待测电流信号强度的掺杂光纤传感圈匝数可以对应取为：2匝。

实现的方法

逆磁性的法拉第磁旋光玻璃(diamagneticfaradayrotatorsglass)，其菲尔德常数几乎不受环境温度(-55--+135摄氏度)变化的影响。因此制作具有高菲尔德常数传感光纤选择逆磁性材料较为适当。

由于现有的逆磁材料主要是以磁光玻璃形态存在，而制作掺杂石英光纤预制坯以及拉制石英光纤的技术与设备，工艺都相对复杂得多，且成本也高的多，所以从制作逆磁材料玻璃光纤的预制坯开始比较容易；随后可以再进行玻璃光纤的拉制。再对所获取的玻璃光纤菲尔德常数v值进行测试，以确定掺杂配比，掺杂成份，等各类工艺参数。之后还可以将所获取的高菲尔德常数v值玻璃光纤制成光纤传感圈，并在fct中实验运行，以检测这种玻璃光纤的实用程度。

当逆磁材料玻璃光纤的技术很好掌握之后，再进一步展开制作掺杂石英光纤预制坯以及拉制石英光纤的研制。因为理论和经验表明石英光纤中光束损耗的光强比较少，并且与同为石英材料构成的常规及改进型光纤的熔接效果比较好。

掺杂的技术

现有的逆磁玻璃材料已经做过很多研究和试验，首先要确定必需的菲尔德常数数值范围，同时考虑所制作出玻璃光纤所必需的光学，机械，热力学特征，再计算或依据经验估算出基本的掺杂成份，掺杂材料的配比与数量；以及加工逆磁材料玻璃光纤的预制坯工艺的必要参数；以及拉制玻璃光纤的各项条件。

对于熔融石英光纤预制坯的制作则较为复杂。应该在逆磁玻璃光纤的研制有些经验和基础后再开展。可以考虑采用mocvd(有机金属化学气相沉积)等类似技术制作。

选取适当高v值的菲尔德常数

为获取高菲尔德常数传感光纤，必需确定制作玻璃材料或者石英材料掺杂浓度比例所需要的最佳目标v值。

因为过大的掺杂材料比例浓度会降低光纤的光学，力学，热学特性及磁光性能，所以应保留光纤的优异特征如：很低的光强衰减，热膨胀与热稳定性高，化学稳定性好，较高的抗拉与抗弯曲强度，良好的柔韧度，以及与其它类型光纤的可熔接性。。。等等，以及良好的磁光性能以及成玻性，而不宜用过大的掺杂材料比例浓度去获取过高的菲尔德常数。

对于国家标准规定的220kv电压等级的fct，其额定电流为1200a。对于这样的待测电流数值，掺杂光纤的菲尔德常数在波长为1310nm处达到约5μrad/a.1匝就是比较理想的v值，即达到不低于约0.015min/osd.cm就够用。

如果在此数值水平仍然无法很好地保留掺杂光纤优异特性以及良好的磁光性能及成玻性，可以考虑再降低掺杂浓度使得掺杂光纤的菲尔德常数不低于约3μrad/a.1匝，即不低于约0.009min/osd.cm；这样的掺杂光纤也能够应用于额定电流1200a的fct。

在逆磁共掺杂光纤的菲尔德常数达不到上述最低数值的情况下，可采用顺磁材料共掺杂制作高菲尔德常数光纤；并在信号处理单元增加对应的数字补偿功能以便消除顺磁材料菲尔德常数随温度的较大变化。

在国家标准规定的110kv电压等级的对应额定电流较小如600a(或更小)的fct中，也可采用顺磁材料共掺杂制作的高菲尔德常数光纤；以及在较大浓度逆磁材料掺杂才能满足高菲尔德常数但是却无法保留掺杂光纤良好的光学和其它物理性能时，可改用低掺杂浓度顺磁材料共掺杂制作的高菲尔德常数光纤以保留掺杂光纤良好的光学和其它物理性能；这两种情况都需要在信号处理单元对应增加数字补偿功能以便消除顺磁材料菲尔德常数随温度的较大变化。

研发的阶段；

a试制逆磁及顺磁材料的玻璃光纤预制坯；

选择光纤类型；确定目标参数；

-适当高的菲尔德常数

在波长为1310nm处对应国际单位制的菲尔德常数值范围，约为：5.5±0.5μrad/a.1匝；折合为传感光纤圈的匝数：～2匝。

应该注意，过份高的菲尔德常数值是不能够接受的，也是不需要的。例如，超过大约10μrad/a.1匝的菲尔德常数值时，对应的掺杂浓度就可以降低一些。

掺杂浓度这个参数的选取与控制可以由计算和经验完成，其对应菲尔德常数的数值处于上述范围内即可。

材料的特性；

-光学参数范围

对玻璃光纤预制坯掺杂一般会增大用它所拉制光纤内所通过光束的损耗。但是因传感光纤圈匝数减少而大大缩短了光束必须通过掺杂光纤的长度，所以光束在逆磁玻璃光纤内的单位长度传播损耗值允许适当高于现用的熔融石英旋光纤的单位长度损耗值。这一点在制作逆磁玻璃光纤预制坯时就必须考虑到；当然最好低于或接近于此数值水平。

-力学热学参数范围

考虑到玻璃光纤预制坯将用于拉制光纤，且所得光纤必须满足绕制传感光纤圈，则对玻璃光纤预制坯的结构强度及力学热学特性应满足拉制光纤的要求。同时应该考虑到满足玻璃光纤与石英光纤熔接的条件。

必要时可以采用无熔接的光纤通光连接方式去实现传感光纤圈和其它光纤的光学通光连接，尤其是在研制过程中检验传感光纤圈的光学和传感性能时。

b制作磁光玻璃光纤预制坯；拉制玻璃光纤

从制作磁光玻璃光纤预制坯工序就开始对所用原材料掺杂。掺杂工艺可以参考结合制作磁光玻璃的工艺流程，区别在于需要的成品改为了玻璃光纤预制坯。只有光纤通过光束的芯层(core)这部分需要掺杂，外包层(cladding)只需要与光纤折射率匹配的相应无掺杂玻璃即可。

随后将预制坯拉制成光纤。希望获得单模的传感掺杂光纤，因为与其匹配，熔接的都是单模光纤，同类型光纤熔接处的损耗比较小。

若是单模玻璃光纤的拉制比较困难，可以先拉制多模的掺杂玻璃光纤。利用这些多模玻璃光纤对v值进行测试，以确定掺杂磁光材料的配比及工艺。随后再改进玻璃光纤预制坯的构造、参数和拉制工艺，以获得单模的掺杂玻璃光纤。

c玻璃光纤应有性能；

用于制作传感光纤圈的掺杂玻璃光纤应当在1310nm波长具有尽量接近于石英光纤的光束传播损耗；掺杂玻璃光纤的菲尔德常数值要处于上述给出值范围内；具有与它熔接的石英光纤接近的模场半径；良好的力热学性能以保证熔接处能适应于全温度区间内正常运行；还要保有常规光纤的其它优点，如柔软性以便绕制成光纤传感圈；又如抗拉性以保证光纤传感圈强度；在这也需要应用适合的涂覆层有机材料和涂覆工艺。

高菲尔德常数掺杂光纤可以由玻璃光纤预制坯掺杂形成，也可以由熔融石英光纤预制坯掺杂形成；这两类光纤中进行掺杂的区域都是光束传播所通过的的芯层(core)部份；两者的包层(cladding)部分都不需要掺杂。

在逆磁共掺杂光纤的菲尔德常数过低而达不到上述最低数值(3μrad/a.匝)的情况下，可采用顺磁材料共掺杂制作高菲尔德常数光纤；并在信号处理单元增加对应的数字补偿功能以便消除顺磁材料菲尔德常数随温度的变化。

在额定电流较小如600a(或更小)的fct中；以及在较大浓度逆磁材料掺杂才能满足高菲尔德常数但是却无法保留掺杂光纤良好的光学和其它物理性能时，可改用低掺杂浓度顺磁材料共掺杂制作的高菲尔德常数光纤以保留掺杂光纤良好的光学和其它物理性能；这两种情况都需要在信号处理单元对应增加数字补偿功能以便消除顺磁材料菲尔德常数随温度的变化。

d掺杂逆磁及顺磁玻璃光纤性能测试；

用于制作传感光纤圈的掺杂玻璃光纤应当在1310nm波长处进行测试。测试主要内容有：

-掺杂玻璃光纤菲尔德常数值(v值)；

-菲尔德常数值随温度的变化率；

-菲尔德常数值随光束波长的变化值；

-掺杂玻璃光纤中光束传播损耗；

-与各类不同光纤相互熔接后带来的附加光束传播损耗；

-掺杂玻璃光纤各处菲尔德常数的均匀性，即掺杂随光纤长度以及随光纤径向的分布均匀性；

-与不同光纤熔接后熔接处光纤的机械牢固度、柔韧度，温度变化时的稳定性；

依据测试结果判定掺杂逆磁玻璃光纤的综合性能是否达到制作fct传感光纤圈的要求指标。如达到则可试用于fct整机研制，否则就要从步骤a开始再研究，优化。

e掺杂逆磁及顺磁石英单模光纤预制坯的试制；

重复对玻璃光纤所进行的所有上述研制过程，并且依据单模石英光纤特点进行调节，优化，直到获得具有适当高的菲尔德常数的，同时保持单模石英光纤其它优异特征的掺杂石英单模光纤时为止。

对于掺杂石英光纤预制坯的研制应该在逆磁或顺磁玻璃光纤的研制有些经验和基础后进行。然而两类光纤预制坯的试制技术可能不相同，可以选择mocvd(有机金属化学气相沉积)等类似成熟的技术制作掺杂石英光纤预制坯，然后再拉制成掺杂石英单模光纤。

附图说明

图1是一种可改善全光纤电流互感器性能的高菲尔德常数光纤用途示意图。

用于制作传感光纤圈的高菲尔德常数传感光纤

在fct整机结构框图中传感光纤圈的布局如图所示(图1)。

国家标准中对于220kv电压等级的额定电流定为：1200a。在fct利用常规光纤制成的传感圈中，为了达到测量0.2级的准确度，常取传感光纤圈匝数为8匝或更多。尽管如此，这种fct测量的准确度仍然难以保证达到0.2s级别。而且测量准确度在全温度区间里保持在标准要求范围内还是十分勉强。

在同样的前提下，对应如1200a的额定电流，采用了高菲尔德常数光纤的传感光纤圈需要的匝数最佳不大于2匝，一般的也不宜大于3匝；比目前所应用各类常规光纤制作的匝数少得多。这就允许极大地优化传感光纤圈设计。

传感光纤圈设计；

利用高菲尔德常数光纤可以大大简化传感光纤圈的结构和设计；同时显著改善其性能，尤其是提高对于温度变化时的稳定性和一致性；并且明显降低传感光纤圈的制作工艺难度。

此外还可以改进传感光纤圈的其它性能，如抗振性能，抗外界强磁场干扰性能，传感光纤圈的可靠性，等等。

传感光纤圈制作；

采用高菲尔德常数光纤的传感光纤圈只需要绕制很少的匝数，使得这类传感光纤圈与所需光纤盘都易于做到结构简洁，在工艺操作过程中易于达到传感光纤圈的闭合要求，易于保证温度稳定性，易于实现不同传感光纤圈之间的一致性，并且能够用精确，坚固，可靠，简易的方式安置在光纤盘中。

构成传感光纤圈的光纤四分之一波片的两段尾纤的非线保偏光纤一端可以直接熔接相连于一段高菲尔德常数的掺杂光纤，并且用此段高菲尔德常数的掺杂光纤绕制构成传感光纤圈。如果这一端不直接熔接相连于掺杂光纤，则传感光纤圈非掺杂光纤部分由于具有相对较低的菲尔德常数，会造成传感光纤圈灵敏度在不同方位安置时的不均衡，所以必须尽量取短些，并且将此部分对应于外界干扰磁场可以忽略的方位作安置。

既然逆磁高菲尔德常数光纤的菲尔德常数可望达到现用常规光纤的～5倍(具体数值需要实际测试给定)，则仅仅采用～2匝构造的传感光纤圈就可以满足220kv等级fct对于磁光效应产生信号强度的要求。对更高电压等级对应的更大的额定电流也只需要或者调整掺杂浓度，或者稍许增加传感光纤圈的匝数。对于需要传感的不同磁场强度，一般都可以用改变传感光纤掺杂浓度的方式来解决。即便在特殊应用场合与运行环境中，也能够以此方式对磁场进行适当的精密，快速，易于实现，易于输出的传感信号测试。

这些都大大简化了制造工艺，消除了现用的繁杂，脆弱，成品率极低，一致性极差的工艺流程和封装结构，取消了繁杂，昂贵的光纤温度监测组件，使得fct整机性能受益甚多，有望达到和完全满足现实工程应用的苛求，使得fct真正走进高端电力设备市场而成为智能电网的坚强支点。

传感光纤圈测试；

测试主要围绕传感光纤圈的温度特性开展。依据国家标准规定的温度循环测试流程，传感光纤圈的温度特性应该能够很好的，游刃有余的满足上述标准的苛求。

整机性能改进；

通过对制造传感光纤的预制坯原材料进行逆磁或顺磁的磁光物质掺杂而增大传感光纤的菲尔德常数，使得在保证对同一待测电流传感出相同信号强度的前提下大大减少传感光纤圈的匝数，这可以显著降低因温度变化对传感光纤圈输出信号造成的误差和对应的不稳定。由此方式也就使得fct可以降低整体误差，提高运行全温度范围内的测试准确度，与此同时fct整机性能，如对于待测电流的测量准确度，fct整机的稳定性，结构简洁程度，长期可靠性，一致性，结构的坚固程度等，都有显著提高。

采用高菲尔德常数传感光纤制作传感光纤圈将改善电子式全光纤电流互感器-fct下述性能：

-增强传感光纤圈对温度变化的稳定性以提高测量准确度；

-提高全光纤电流互感器关键部件传感光纤圈的稳定性；

-增加传感光纤圈结构的可靠性，一致性，结构的坚固程度等；

-显著降低传感光纤圈制作的工艺难度；

-显著简化传感光纤圈的封装结构及其制作工艺；

因此高菲尔德常数传感光纤的应用将成为全光纤电流互感器达到上述诸多优异性能的必然选项。

本发明方案给出高费尔德常数传感光纤与应用这种光纤的电子式全光纤电流互感器结合后能够以光学方法快速测量复杂极端条件中的磁场，例如在可控核聚变所用托卡马克装置中的迅变强磁场；也能够以光学方法快速测量电磁弹射，电磁武器等各类型脉冲(或浪涌)交直流大电流所对应的迅变强磁场。