度的影 响。
[0071] 步骤中将利用光纤电流互感器误差自补偿技术原理确定需要截取的椭芯保偏光 纤10的长度，即控制λ /4光纤波片5的相位延迟。具体原理为：当传感环圈处于变温环境 下，λ /4光纤波片和传感光纤均会对全光纤电流互感器的输出产生影响，从而影响系统的 测量精度，具体表现为互感器的标度因素变化：
[0073] 其中，V。为20°C时传感光纤的Verdet常数，V(T)为TC时传感光纤的Verdet常 数，δ (T)为TC时λ/4光纤波片的相位延迟，Θ为对轴角度，一般取45°。
[0074] 在不同温度下，Verdet常数变化规律为：
[0076] 在不同温度下，波片相位延迟变化规律为：
[0077] δ ⑴=SqX [l+α (T-Tq)] (6)
[0078] 其中，δ。为1(201：)温度时波片的相位延迟，a为波片相位延迟温度变化率，且 α = -3. 89X 10 4V \
[0079] 因此，由（4) (6)式可知，λ /4光纤波片5的相位延迟与温度之间为线性关系，且 随温度升高而减小，变温过程中λ/4光纤波片5的相位延迟始终大于90°，则互感器的标 度因素随着温度升高而减小；由（4)(5)式可知，传感光纤4的Verdet常数具有正温度系 数，随着温度升高而增大，互感器的标度因素也相应地随温度升高而增大。因此，选择合适 λ /4光纤波片5的相位延迟的工作区间，即制作合适长度的λ /4光纤波片5,使其对互感 器标度因素的影响和传感光纤4的Verdet常数随温度变化造成的互感器标度因素的影响 相反，二者相互补偿，从而减小互感器的标度因素误差，提高互感器系统测量精度。
[0080] 例如，通过确保传感光纤4的长度为25m，保证λ /4光纤波片5的长度为2. 27mm， 满足初始相位S。= 95°，温度在-40°C~70°C范围内变化时，当只有λ /4光纤波片5受 温度影响时，互感器的标度因素受温度影响的误差为〇. 745%;当只有传感光纤4的Verdet 常数受温度影响时，互感器的标度因素受温度影响的误差为一 〇. 682% ;当互感器受传感光 纤4和λ /4光纤波片5两者同时影响时，两者相互补偿后，互感器的标度因素受温度影响 的误差为〇. 106%，补偿效果显著。
[0081] 如图2c所示，通过公式（4) (5) (6)仿真计算得出λ /4光纤波片5的长度，将熔接 好椭芯保偏光纤10的熊猫保偏光纤8的夹具从保偏光纤熔接机上取下，利用带有微位移控 制机构的光纤切割刀截取所需要长度的椭芯保偏光纤10,所用光纤切割刀基于特定保偏光 纤熔接机而制作，保证测量精度为IOym即可。
[0082] 然后通过偏振态分析仪13检测λ /4光纤波片5的相位延迟和偏振度，保证常温 时的相位延迟在93. 6°~98. 4°范围内，偏振度大于95%。如果20°C时椭芯保偏光纤10 的拍长为8mm，则λ /4光纤波片5的长度需要控制在2. 13±0. 05mm ;如果20°C时椭芯保偏 光纤10的拍长为16mm，则λ /4光纤波片5的长度需要控制在4. 18±0. 05mm。
[0083] (5)若λ/4光纤波片满足要求，进行步骤6,若不满足要求，重复步骤2~4;
[0084] (6) λ /4光纤波片输出端与带有反射镜的传感光纤输入端进行0°熔接，并监测 光电探测器的输出信号；
[0085] 如图2d所示，将制作好的λ /4光纤波片5输出端以0°熔接传感光纤4的一侧， 其中传感光纤4和反射镜3是采用一体化封装结构，利用化学气相沉积法在传感光纤4 一 端的端面镀上介质膜，并采用毛细管进行了防水汽保护。参照图2d搭建的检测装置，在保 偏环形器12的输出端连接有探测器15,通过调节保偏光纤熔接机的马达进行手动对接，通 过探测器15实时监测输出光的信号强度，当强度达到最大时，将保偏光纤熔接机进行放电 熔接。
[0086] (7)对λ /4光纤波片、传感光纤和反射镜进行整体双层密封保护，并平行盘绕在 刻有凹槽的树脂结构件底座上，进行保护和固定；
[0087] 如图3所7Κ，传感环圈中熊猫保偏光纤8、λ /4光纤波片5、传感光纤4和反射镜3 都熔接完成后，将整段光纤穿入玻璃毛细管16,在两端分别用紫外固化胶进行密封保护，再 在玻璃毛细管16外侧用高温热缩管17进行保护，并进行热固化，达到对传感环圈中整段光 纤进行双层保护的效果。传感环圈的结构件上盖9和底座1均利用耐高温树脂材料加工制 作，可以有效解决传感环圈在高压侧的绝缘问题。如图1所示，在结构件底座1上分别刻上 I. 5cm宽的环形凹槽6和0. 5cm宽的斜凹槽7,将带有双层保护套的整段光纤平绕在环形凹 槽6内，熊猫保偏光纤8从斜凹槽7中穿出，然后在环形凹槽6内注满紫外固化胶将整段光 纤进行固化，提高传感环圈的可靠性。最后，将图4所示的结构件上盖9和图1所示的结构 件底座1通过螺钉2进行固定，并在结构件接触处的缝隙用紫外固化胶进行密封保护，防止 沙尘和水汽进入内侧，影响传感环圈的测量精度和可靠性。
[0088] (8)对传感环圈整体进行高低温循环冲击，进行水汽干燥和释放光纤内部应力；
[0089] 传感环圈整体装配完成后，将其放入温箱内，使其在一 40~80°C温度范围内进行 高低温循环，高低温点分别保温6小时，升降温速率1°C /min，进行4~6个高低温循环冲 击，进行传感环圈内部水汽干燥和光纤内部应力释放，从而提高传感环圈的稳定性和可靠 性。
[0090] 以下，是上述步骤中需要进行注意的技术点。
[0091] 本发明所述步骤1中λ /4光纤波片5制作的实验检测装置主要包括超辐射发光 二极管SLD光源11、保偏环形器12和偏振态分析仪13。SLD光源11发出的光经过保偏环 形器12后，变为线偏振光，作为传感环圈制作过程中检测装置的信号光，其中保证保偏环 形器12的消光比大于35dB,输出信号光的消光比大于30dB。
[0092] 本发明所述步骤2采用手动光纤熔接的方式进行光纤熔接，使得熊猫保偏光纤8 一端与实验检测装置输出光的尾纤进行0°熔接。用偏振态分析13实时监测输出偏振光的 消光比和偏振度，当消光比和偏振度达到最大值时放电熔接，使输出光保持较好的偏振态 特性。
[0093] 本发明所述步骤3采用手动光纤对准的方法将熊猫保偏光纤8另一端与椭芯保偏 光纤10 -端进行45°对轴熔接，利用偏振态分析仪13实时监测输出偏振光的消光比和偏 振度，当消光比达到最小接近OdB且偏振度达到最大时放电熔接，这样可以提高45°对轴 熔接的准确性，减少由于波片对轴角度误差影响传感环圈的精度。
[0094] 本发明所述步骤4采用截断法截取合适长度的椭芯保偏光纤10来制作λ/4 光纤波片5,得到所需要的相位延迟来制作λ/4光纤波片5。所述椭芯保偏光纤10 的高双折射属于几何型，在变温时温度性能比熊猫保偏光纤好，其相位延迟温度系数 为-3. 89X 10 4O \
[0095] 其原理为：由于椭芯保偏光纤中存在双折射，偏振光在保偏光纤中传输时，其两个 模式之间的相位延迟为：
[0097] 式中：Lp是椭芯保偏光纤的拍长，z是截取光纤的长度。
[0098] 因而，就可以制作λ/4光纤波片，得到所需要的相位延迟。由于保偏光纤拍长较 短且不易精确测量，一般是8~20mm，故制作时截取长度很难精密控制，可能需要反复进 行。
[0099] 本发明依据上述全光纤电流互感器误差自补偿技术