全光纤电流互感器的制造方法

文档序号:10745484阅读:367来源:国知局
全光纤电流互感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种全光纤电流互感器,包括:光源驱动温控电路,输出94mA光源驱动电流;光源模块,在所述驱动电流的驱动下输出光谱宽度为32um的光源;消光比为0.2dB的光纤耦合器,接收所述光源模块输出的光源,输出第一光信号;插入损耗为2.7dB的集成光学相位调制器,对所述第一光信号进行相位调制,输出第二光信号;光纤传感环圈,通过熔接扭转长度为2.4mm的波片B接收所述第二光信号,再通过熔接扭转长度为2.4mm的波片A输出第三光信号至所述集成光学相位调制器;控制电路接收光探测信号,对所述集成光学相位调制器的调制进行控制。本实用新型有效提高了现有全光纤电流互感器的可靠性,能有效的降低系统噪声和串扰。
【专利说明】
全光纤电流互感器
技术领域
[0001] 本实用新型属于光电技术领域,涉及一种光电路,特别是涉及一种全光纤电流互 感器。
【背景技术】
[0002] 随着现代社会对电力需求的不断增长,电力系统的容量、传输距离和传输效率也 必须增加,相应的电压等级也越来越高,传统的电磁式电流互感器已逐渐暴露出它的局限 性。全光纤电流互感器基于Faraday磁光效应原理,以其显著的优越性取代传统的电磁式电 流互感器已成为必然趋势。但目前光纤电流互感器系统存在很多问题,环境适应性和长期 稳定性还比较差,其可靠性还无法达到工程应用的要求。
[0003] 光学器件参数匹配问题历来是光纤传感领域各家研究的热点问题,自2013年以 来,各家得出的共性结论是:提高系统的性能优劣并不是只选择每个性能参数优良的光器 件组成光路就可以实现,而是选择一组参数匹配的光器件。经过大量实验可以证明,不同工 作参数的光器件以及不同尾纤长度熔接成的光路,其组成的全光纤电流互感器性能不同, 环境适应性和长期稳定性都表现较大的差异性,因而如何选择一组参数匹配的光器件和器 件熔接长度是设计性能优良全光纤电流互感器的首要考虑因素。 【实用新型内容】
[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点,本实用新型的目的在于提供一种全光纤电流互感 器,用于解决现有全光纤电流互感器的可靠性差的问题。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的,本实用新型提供一种全光纤电流互感器,所述 全光纤电流互感器包括:光源驱动温控电路,输出94mA光源驱动电流;光源模块,与所述光 源驱动温控电路相连,在所述驱动电流的驱动下输出光谱宽度为32um的光源;消光比为 0.2dB的光纤親合器,接收所述光源模块输出的光源,输出第一光信号;插入损耗为2.7dB的 集成光学相位调制器,与所述光纤耦合器相连,对所述第一光信号进行相位调制,输出第二 光信号;光纤传感环圈,与所述集成光学相位调制器相连,通过熔接扭转长度为2.4mm的λ/4 波片B接收所述第二光信号,再通过熔接扭转长度为2.4mm的λ/4波片A输出第三光信号至所 述集成光学相位调制器;控制电路,通过光电探测器与所述光纤耦合器相连,接收光探测信 号;所述控制电路还与所述集成光学相位调制器相连,对所述集成光学相位调制器的调制 进行控制。
[0006] 可选地,所述光电探测器的灵敏度为55dB。
[0007] 可选地,所述光源模块的尾纤为80cm。
[0008] 可选地,所述光纤耦合器与所述光源模块的熔接端为55cm。
[0009] 可选地,所述光纤耦合器与所述集成光学相位调制器的熔接端为55cm。
[0010] 可选地,所述光纤耦合器与所述光电探测器的熔接端为55cm。
[0011 ] 可选地,所述集成光学相位调制器的单纤端为95cm,双纤A端为115cm,双纤B端为 100cm〇
[0012] 可选地,所述光纤传感环圈分别与所述集成光学相位调制器的双纤A端和双纤B端 的恪接端均为150 cm 〇
[0013] 如上所述,本实用新型所述的全光纤电流互感器,具有以下有益效果:
[0014] 本实用新型所述的全光纤电流互感器有效提高了现有全光纤电流互感器的可靠 性,能有效的降低系统噪声和串扰。
【附图说明】
[0015] 图1显示为本实用新型实施例所述的全光纤电流互感器的一种结构示意图。
[0016] 元件标号说明
[0017] 1 光纤传感环圈
[0018] 2 波片 B
[0019] 3 集成光学相位调制器
[0020] 4 光纤耦合器
[0021] 5 光源模块
[0022] 6 光源驱动温控电路
[0023] 7 光电探测器
[0024] 8 控制电路
[0025] 9 波片 A
【具体实施方式】
[0026] 以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式,本领域技术人员可由本说 明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外 不同的【具体实施方式】加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应 用,在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况 下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本 构想,遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状 及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局 型态也可能更为复杂。
[0028] 请参阅图1,本实施例提供一种全光纤电流互感器,所述全光纤电流互感器包括: 光源驱动温控电路6,光源模块5,光纤耦合器4,集成光学相位调制器3,波片B2,光纤传感环 圈1,波片A9,控制电路8,光电探测器7。
[0029] 所述光源驱动温控电路6输出94mA光源驱动电流。所述光源模块6的尾纤为80cm。
[0030]所述光源模块5(简称光源)与所述光源驱动温控电路6相连,在所述驱动电流的驱 动下输出光谱宽度为32um的光源。
[0031 ]所述光纤親合器4的消光比为0.2dB,其接收所述光源模块5输出的光源,输出第一 光信号。所述光纤親合器4与所述光源模块5的恪接端为55cm。所述光纤親合器4与所述集成 光学相位调制器3的熔接端为55cm。所述光纤耦合器4与所述光电探测器7的熔接端为55cm〇
[0032] 所述集成光学相位调制器3的插入损耗为2.7dB,其与所述光纤耦合器4相连,对所 述第一光信号进行相位调制,输出第二光信号。所述集成光学相位调制器3的单纤端为 95cm,双纤A端为115cm,双纤B端为100cm。
[0033] 所述光纤传感环圈1与所述集成光学相位调制器3相连,通过熔接扭转长度为 2.4mm的λ/4波片B2接收所述第二光信号,再通过熔接扭转长度为2.4mm的λ/4波片A 9输出 第三光信号至所述集成光学相位调制器。所述光纤传感环圈1分别与所述集成光学相位调 制器3的双纤A端和双纤B端的熔接端均为150cm。
[0034] 所述控制电路8通过光电探测器7与所述光纤耦合器4相连,接收光探测信号;所述 控制电路8还与所述集成光学相位调制器3相连,对所述集成光学相位调制器的调制进行控 制。所述光电探测器7(简称探测器)的灵敏度为55dB。
[0035] 本实用新型中,全光纤电流互感器由光纤传感环圈、λ/4波片、集成光学相位调制 器、光纤耦合器、光源、光源驱动温控电路、光电探测器及全光纤电流互感器控制电路等组 成。流过光纤传感环圈环绕的被测母线的电流变化改变了在光纤传感环圈中沿相反方向传 输的两束光的光程,通过测量光程的变化便可计算得到母线电流的大小。基于上述全光纤 电流互感器原理,结合大量实验,本实用新型提出了一组提高全光纤电流互感器可靠性的 光路参数设计,具体包括光器件参数和光学器件尾纤长度,详细情况见表1和表2。
[0036]表1光参数指标选择表
[0040]本实用新型的具体实现过程如下:
[0041] 第一步,全光纤电流互感器组成如图1所示,由光纤传感环圈1、λ/4波片B2、集成光 学相位调制器3、光纤耦合器4、光源5、光源驱动温控电路6、光电探测器7、全光纤电流互感 器控制电路8及λ/4波片Α9等组成。
[0042] 第二步,准备光路设计所需的光学元器件,包括SLD光源、光纤耦合器、集成相位调 制器、光纤传感环圈(传感头)以及探测器,并按照表1中参数指标选择上述光学器件。
[0043]第三步,将上述选择的光学器件按照表2中所列器件尾纤参数熔接成光路。
[0044] 第四步,设计光路完毕。
[0045] 上述方法是在大量实验的基础上得出的一种提高全光纤电流互感器的光路设计 方法,方法简单、明了、有效,工程化实施较强,满足工程可靠性的要求。
[0046] 随着全光纤电流互感器技术的不断发展,可靠性成为制约其工程化应用的瓶颈。 大量实验及理论分析研究认为,光学器件中光参数的匹配性选取对全光纤电流互感器的可 靠性起决定作用。本实用新型给出的全光纤电流互感器可有效提高现有全光纤电流互感器 的可靠性,能有效的降低系统噪声和串扰。
[0047] 综上所述,本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价 值。
[0048]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新 型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下,对上述实施例进行 修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精 神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种全光纤电流互感器,其特征在于,所述全光纤电流互感器包括: 光源驱动温控电路,输出94mA光源驱动电流; 光源模块,与所述光源驱动温控电路相连,在所述驱动电流的驱动下输出光谱宽度为 32μπι的光源; 消光比为0.2dB的光纤親合器,接收所述光源模块输出的光源,输出第一光信号; 插入损耗为2.7dB的集成光学相位调制器,与所述光纤親合器相连,对所述第一光信号 进行相位调制,输出第二光信号; 光纤传感环圈,与所述集成光学相位调制器相连,通过熔接扭转长度为2.4mm的λ/4波 片Β接收所述第二光信号,再通过熔接扭转长度为2.4mm的λ/4波片Α输出第三光信号至所述 集成光学相位调制器; 控制电路,通过光电探测器与所述光纤耦合器相连,接收光探测信号;所述控制电路还 与所述集成光学相位调制器相连,对所述集成光学相位调制器的调制进行控制。2. 根据权利要求1所述的全光纤电流互感器,其特征在于:所述光电探测器的灵敏度为 55dB〇3. 根据权利要求1所述的全光纤电流互感器,其特征在于:所述光源模块的尾纤为 80cm。4. 根据权利要求1所述的全光纤电流互感器,其特征在于:所述光纤耦合器与所述光源 模块的恪接端为5 5 cm 〇5. 根据权利要求1所述的全光纤电流互感器,其特征在于:所述光纤耦合器与所述集成 光学相位调制器的熔接端为55cm〇6. 根据权利要求1所述的全光纤电流互感器,其特征在于:所述光纤耦合器与所述光电 探测器的恪接端为55cm〇7. 根据权利要求1所述的全光纤电流互感器,其特征在于:所述集成光学相位调制器的 单纤端为95cm,双纤A端为115cm,双纤B端为100cm 〇8. 根据权利要求1所述的全光纤电流互感器,其特征在于:所述光纤传感环圈分别与所 述集成光学相位调制器的双纤A端和双纤B端的熔接端均为150cm。
【文档编号】G01R15/24GK205427022SQ201620125813
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月17日
【发明人】王威, 李涛, 吴军伟
【申请人】常州市旭飞天成光电科技有限公司
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