一种光纤电流传感器费尔德常数温度补偿方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及对光纤电流互感器在任意溫度下对电流的可靠准确测量技术，具体设 及一种光纤电流传感器费尔德常数溫度补偿方法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前，随着智能电网的大力推广，光纤电流传感器成为人们关注的焦点，但在实际 应用中其往往存在可靠性、稳定性差的缺点。其中，光纤电流传感器中激光器在运行过程中 溫度大幅度波动对测量结果造成非常大的影响。
[0003] -般光纤电流传感器选用的光源为半导体激光器，例如在20°C下中屯、波长分别为 650nm、532nm和405nm的激光器，在运行过程中溫度的波动会影响激光器的驱动电流，进 而影响到激光器的输出波长，溫度每升高rc半导体激光器的中屯、波长向长波长波段偏移 0.2nm。对于短期测量，溫度波动往往大于±10°C，于是中屯、波长漂移达到±lnm，根据费 尔德常数表达式可知，光纤材料的费尔德常数随光源波长的波动也会产生变化，而并非如 传统测量中认定费尔德常数为定值。由于法拉第磁光偏转角与光纤材料的费尔德常数为线 性关系，所W费尔德常数随波长漂移产生的相对误差与系统测量结果的相对误差一致，表1 所示为不同光源随环境溫度变化导致系统产生的相对误差。
[0004] 表1:光源中屯、波长随溫度漂移导致系统相对误差。
[0005]
[0006] 因此，如何获得不同环境溫度下的费尔德常数W提高光纤电流传感器的测量精 度，如何解决现有研究未能消除光源溫度波动导致的光纤电流传感器测量精度及可靠性差 的难题，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够根据光源处 不同溫度来获得不同程度溫度补偿下的费尔德常数，能够消除光源溫度波动对光纤电流传 感器测量精度的影响，能够提高光纤电流传感器的检测精度，容易实现的光纤电流传感器 费尔德常数溫度补偿方法及装置。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0009] -种光纤电流传感器费尔德常数溫度补偿方法，步骤包括：
[0010] 1)采集被校正光纤电流传感器的光源处的溫度T;
[0011] 。将溫度T补偿光源的工作中屯、波长λ。，得到经溫度补偿后的输出波长入
[0012] 3)根据经溫度补偿后的波长λΤ计算经溫度补偿后的费尔德常数VΤ。
[0013] 优选地，所述步骤2)将溫度Τ补偿光源的工作中屯、波长λ。的函数表达式如式（1) 所示；
[0014] λτ=λo+aX(Τ-Τ〇) (1)
[0015] 式（1)中，λτ为光源经溫度补偿后的输出波长，λ。为光源的工作中屯、波长，a为 溫度补偿系数，T为光源处的溫度，T。为光源输出工作中屯、波长λ。时的溫度。
[0016] 优选地，所述溫度补偿系数a的取值为0. 05~0. 15之间。
[0017] 优选地，所述步骤3)中计算经溫度补偿后的费尔德常数Vt的函数表达式如式（2) 所示；
[001引
（挺
[001引式似中，Vt为经溫度补偿后的费尔德常数，e/m为电子的荷质比，μ。为真空磁导 率，C为光速，λΤ为光源经溫度补偿后的输出波长，b和C为柯西色散系数。
[0020] 优选地，当光纤电流传感器采用的光纤为石英光纤时，柯西色散系数b的值为 0. 0029,柯西色散系数C的值为0. 00012 ;当光纤电流传感器采用的光纤为PMMA塑料光纤 时，柯西色散系数b的值为0. 00427,柯西色散系数C的值为0. 00008。
[0021] 本发明还提供一种光纤电流传感器费尔德常数溫度补偿装置，步骤包括：
[0022] 数据采集模块，用于采集被校正光纤电流传感器的光源处的溫度T;
[0023] 工作中屯、波长补偿模块，用于将溫度T补偿光源的工作中屯、波长λ。，得到经溫度 补偿后的输出波长λΤ;
[0024] 费尔德常数计算模块，用于根据经溫度补偿后的波长λΤ计算经溫度补偿后的费 尔德常数Vt。
[00巧]优选地，所述工作中屯、波长补偿模块将溫度T补偿光源的工作中屯、波长λ。的函 数表达式如式（1)所示；
[0026]入τ=入。+曰X灯-Τ。） (1)
[0027] 式（1)中，λτ为光源经溫度补偿后的输出波长，λ。为光源的工作中屯、波长，a为 溫度补偿系数，T为光源处的溫度，T。为光源输出工作中屯、波长λ。时的溫度。
[002引优选地，所述溫度补偿系数a的取值为0. 05~0. 15之间。
[0029] 优选地，所述费尔德常数计算模块计算经溫度补偿后的费尔德常数Vt的函数表达 式如式似所示；
[0030]
(2)
[003。 式似中，Vt为经溫度补偿后的费尔德常数，e/m为电子的荷质比，μ。为真空磁导 率，C为光速，λΤ为光源经溫度补偿后的输出波长，b和C为柯西色散系数。
[0032] 优选地，当光纤电流传感器采用的光纤为石英光纤时，柯西色散系数b的值为 0. 0029,柯西色散系数C的值为0. 00012 ;当光纤电流传感器采用的光纤为PMMA塑料光纤 时，柯西色散系数b的值为0. 00427,柯西色散系数C的值为0. 00008。
[0033] 本发明光纤电流传感器费尔德常数溫度补偿方法具有下述优点：本发明采集被校 正光纤电流传感器的光源处的溫度T，将溫度T补偿光源的工作中屯、波长，得到经溫度补偿 后的输出波长λτ，根据经溫度补偿后的波长λτ计算费尔德常数Vt，得到溫度补偿后的费 尔德常数Vt，能够根据光源处不同溫度来获得不同程度溫度补偿下的费尔德常数，能够实 现在任意溫度下工作时对被测电流的在线准确测量，能够消除光源溫度波动对光纤电流传 感器测量精度的影响，提高光纤电流传感器的测量精度和可靠性，能够提高光纤电流传感 器的检测精度，具有容易实现的优点。本发明光纤电流传感器费尔德常数溫度补偿装置为 本发明光纤电流传感器费尔德常数溫度补偿方法完全对应的装置，因此也具有本发明光纤 电流传感器费尔德常数溫度补偿方法相同的技术效果，故在此不再寶述。
【附图说明】
[0034]图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
[0035] 图2为应用本发明实施例方法的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0036] 如图1所示，本实施例光纤电流传感器费尔德常数溫度补偿方法的步骤包括：
[0037] 1)采集被校正光纤电流传感器的光源处的溫度T;
[003引 2)将溫度T补偿光源的工作中屯、波长λ。，得到经溫度补偿后的输出波长入T;
[0039] 3)根据经溫度补偿后的波长λΤ计算经溫度补偿后的费尔德常数。
[0040] 本实施例中，所述步骤2)将溫度Τ补偿光源的工作中屯、波长λ。的函数表达式如 式（1)所示；
[0041] λΤ二人。+曰X灯―Τ〇) (1)
[0042] 式（1)中，λτ为光源经溫度补偿后的输出波长，λ。为光源的工作中屯、波长，a为 溫度补偿系数，T为光源处的溫度，T。为光源输出工作中屯、波长λ。时的溫度。
[0043] 溫度补偿系数a为光源溫度每升高rC、光源发射波长变长的值，单位为nm/°C。一 般而言，溫度补偿系数a的取值为0. 05~0. 15之间，根据光源类型不同而有所不同，具体 可W根据实验得到。本实施例中，光源为半导体激光器光源，溫度补偿系数a的取值具体为 0. 1。
[0044] 本实施例中，步骤3)中计算经溫度补偿后的费尔德常数Vt的函数表达式如式似 所示；
[0045]
(2)
[004引式似中，Vt为经溫度补偿后的费尔德常数，e/m为电子的荷质比（1. 75881962X10"C/kg)，μ。为真空磁导率（4 31X10 7n/A2)，c为光速（3X10V/S)，λτ为光源经溫度补偿后 的输出波长，b和C为柯西色散系数。经过多次试验验证，当光纤电流传感器采用的光纤为 石英光纤时，柯西色散系数b的值为0. 0029,柯西色散系数C的值为0. 00012 ;当光纤电流 传感器采用的光纤为PMMA塑料光纤时，柯西色散系数b的值为0. 00427,柯西色散系数C的 值为 0.00008。
[0047] 本实施例中计算经溫度补偿后的费尔德常数Vt的函数表达式的推导过程如下：磁 光学理论中给出光学材料的费尔德常数V与光频折射率色散之间的关系如式（2-1)所示；
[0048]
(2-1)
[0049] 式（2-1)中，V为光学