一种高光信噪比的全光纤电流互感器

本发明涉及电流互感器，尤其涉及一种高光信噪比的全光纤电流互感器。

背景技术：

1、全光纤电流互感器是一种集光纤技术、光电技术、非线性光学及信号处理技术等多个学科的理论和应用于一体的新型电流互感器。因其固有的安全性、天然优良的绝缘性、体积小、响应快、动态范围大等优点，已成为直流电流互感器的主流产品，在超/特高压直流工程中得到广泛应用，全光纤型光纤电流互感器是以光纤作为传感元件，根据法拉第磁光效应，通过测量光纤中的法拉第旋转角测量电流。因此，提高信号光的信噪比就成为提高检测灵敏度的关键之一。

2、但采用上述方式，在现有的传感器结构中，采用了光耦合器来分离正向传输和反向传输光，而耦合器的插损很大，一去一回引起的最小插损至少6db,同时，为了实现两个偏振光的相干，采用了45°交叉连接，这样，进一步损耗了光功率，这样检测的结果，包含很大的直流分量，进一步降低光信噪比，只能依靠电信号处理单元改善，总体信噪降低，不利于提高检测精度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高光信噪比的全光纤电流互感器，达到了在系统输入光功率相同的前提下，克服了因使用光耦合器引起的功率损失，提高了检测信号的信噪比，消除了直流分量噪声，进一步提高检测灵敏度的效果。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种高光信噪比的全光纤电流互感器，包括激光光源、光信号形成/接收单元、传输光缆、四分之一波片、传感光纤、反射镜和信号处理单元，所述光信号形成/接收单元设置于所述激光光源一侧；所述传输光缆与所述光信号形成/接收单元连接；所述四分之一波片与所述传输光缆连接；所述传感光纤与所述四分之一波片连接；所述反射镜与所述传感光纤连接；所述信号处理单元与所述光信号形成/接收单元中的平衡探测器连接。

3、其中，所述光信号形成/接收单元包括起偏器、光环行器、相位调制器、偏振分束器和平衡探测器，所述起偏器与所述激光光源连接；所述光环行器设有第一端口、第二端口和第三端口；所述环行器第一端口与所述起偏器以45°交叉连接；所述光环行器的第二端口与所述相位调制器连接；所述光环行器的第三端口与所述偏振分束器连接，然后连接到平衡探测器。所述平衡探测器与所述信号处理单元电气连接；所述信号处理单元与所述的相位调制器电气连接。

4、其中，所述光信号形成/接收单元包括光环行器、第一偏振控制器、起偏器、相位调制器、第二偏振控制器和偏振分束器；所述光环行器设有第一端口、第二端口和第三端口；所述光环行器第一端口与所述激光光源连接；所述光环行器第二端口与第一偏振控制器连接；所述第一偏振控制器与所述起偏器连接；所述相位调制器与所述起偏器连接；所述光环行器第三端口与所述第二偏振控制器连接；所述偏振分束器与所述第二偏振控制器连接，且与所述平衡探测器连接，且与所述信号处理单元电气连接；所述信号处理单元的输出信号与所述相位调制器电气连接，形成反馈。

5、其中，所述的第一偏振控制器和第二偏振控制器为手动偏振控制器。

6、其中，所述的第一偏振控制器和第二偏振控制器为电动偏振控制器。

7、其中，所述的起偏器与所述的相位调制器以45度交叉连接。

8、本发明的一种高光信噪比的全光纤电流互感器，有益效果在于与传统全光纤电流互感器测量相比，在系统输入光功率相同的前提下，克服了因使用光耦合器引起的功率损失，提高了检测信号的信噪比，消除了直流分量噪声，进一步提高检测灵敏度的效果。

技术特征：

1.一种高光信噪比的全光纤电流互感器，其特征在于，包括激光光源、光信号形成/接收单元、传输光缆、四分之一波片、传感光纤、反射镜和信号处理单元，所述光信号形成/接收单元设置于所述激光光源一侧；所述传输光缆与所述光信号形成/接收单元连接；所述四分之一波片与所述传输光缆连接；所述传感光纤与所述四分之一波片连接；所述反射镜与所述传感光纤连接；所述信号处理单元与所述光信号形成/接收单元中的平衡探测器连接。

2.如权利要求1所述的一种高光信噪比的全光纤电流互感器，其特征在于，

3.如权利要求1所述的一种高光信噪比的全光纤电流互感器，其特征在于，

4.如权利要求3所述的一种高光信噪比的全光纤电流互感器，其特征在于，所述的第一偏振控制器和第二偏振控制器为手动偏振控制器。

5.如权利要求3所述的一种高光信噪比的全光纤电流互感器，其特征在于，所述的第一偏振控制器和第二偏振控制器为电动偏振控制器。

6.如权利要求3所述的一种高光信噪比的全光纤电流互感器，其特征在于，所述的起偏器与所述的相位调制器以45度交叉连接。

技术总结
本发明涉及电流互感器技术领域，具体涉及一种高光信噪比的全光纤电流互感器，包括激光光源、光信号形成/接收单元、传输光缆、四分之一波片、传感光纤、反射镜和信号处理单元，光信号形成/接收单元设置于激光光源一侧；传输光缆与光信号形成/接收单元连接；四分之一波片与传输光缆连接；传感光纤与四分之一波片连接；反射镜与传感光纤连接；光信号形成/接收单元由起偏器、光环行器、光调制器、偏振分束器、平衡探测器等组成；信号处理单元与平衡探测器连接，有益效果在于与传统全光纤电流互感器测量相比，在系统输入光功率相同的前提下，克服了因使用光耦合器引起的功率损失，提高了检测信号的信噪比，消除了直流分量噪声，进一步提高检测灵敏度的效果。

技术研发人员：吴重庆,王健,王大勇
受保护的技术使用者：北京交通大学唐山研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16