一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于Mach
‑
Zehnder干涉的双PZT差值型高精度光纤电流互感器


[0001]本专利技术涉及电流测量
和光纤传感
，特别是涉及一种基于
Mach
‑
Zehnder
干涉的双
PZT
差值型高精度光纤电流互感器
。

技术介绍

[0002]随着电网运行的电压等级和对高电压
、
大电流的测量水平的不断提高，目前对于电力设备小型化
、
智能化
、
数字化提出了新的更高的要求
。
传统的电磁式电流互感器二次侧的输出对负荷有较为严格的要求，如果二次侧负荷过大，电磁式电流互感器的测量误差会增大，严重影响测量精度
。
另外，电磁式电流互感器设备笨重，绝缘难度大，随着电压等级的不断提高，电磁式电流互感器的绝缘结构也变得非常复杂，这样使体积重量
、
造价以及运输安装的难度急剧增加
。
[0003]全光纤电流互感器是指传光和传感部分均采用光纤，且一般选用具有低双折射特性的单模光纤
。
其优点是传感头的结构简单，制作方便，并且可以通过增加绕组线圈便可增强传感器的灵敏度
。
但是由于传感光纤的
Verdet
常数较小，所以全光纤电流互感器的灵敏度较低，传感信号低于检测系统分辨的下限，因此在小电流测量精度较差
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于
Mach
‑
Zehnder
干涉的双
PZT
差值型高精度光纤电流互感器，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效提高光纤电流互感器测试的精度
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种基于
Mach
‑
Zehnder
干涉的双
PZT
差值型高精度光纤电流互感器，包括：
Mach
‑
Zehnder
干涉仪和相位调制器，所述
Mach
‑
Zehnder
干涉仪包括窄线宽激光器
、
第一
3dB
耦合器
、
参考臂
、
传感臂
、
第二
3dB
耦合器
、
光电转换器和信号处理单元，所述窄线宽激光器发出的光通过所述第一
3dB
耦合器分成强度相等的第一相干光和第二相干光，所述参考臂用于将第一相干光传输至所述第二
3dB
耦合器，所述传感臂用于将所述第二相干光传输至所述第二
3dB
耦合器，所述第二
3dB
耦合器用于将所述第一相干光和所述第二相干光进行耦合并传输至所述光电转换器，所述光电转换器完成光电转换后将提取的电信号送入所述信号处理单元实现对待测信号的处理，完成信号的波形和幅值测试；所述相位调制器包括导磁回路
、
第一环形压电陶瓷和第二环形压电陶瓷，所述导磁回路用于套设在被测线路中，在所述被测线路通电后，所述导磁回路能够产生感应电动势，所述第一环形压电陶瓷和所述第二环形压电陶瓷电连接在所述导磁回路中，所述第一环形压电陶瓷设置于所述参考臂中，所述第二环形压电陶瓷设置于所述传感臂中，所述导磁回路能够使所述第一环形压电陶瓷和所述第二环形压电陶瓷伸长或者缩短，从而带动所述参考臂与所述传感臂的相位差发生变化
。
[0007]优选的，所述第一环形压电陶瓷的正极与所述导磁回路的第一端电连接，所述第
一环形压电陶瓷的负极与所述导磁回路的第二端电连接，所述第二环形压电陶瓷的负极与所述导磁回路的第一端电连接，所述第二环形压电陶瓷的正极与所述导磁回路的第二端电连接
。
[0008]优选的，所述导磁回路包括环形硅钢片
、
感应线圈
、
第一电路和第二电路，所述感应线圈绕制在所述环形硅钢片上，所述环形硅钢片用于套设在所述被测线路外，所述第一电路用于与所述一环形压电陶瓷电连接，所述第二电路用于与所述第二环形压电陶瓷电连接
。
[0009]优选的，所述参考臂和所述传感臂均为单模光纤
。
[0010]优选的，所述参考臂与所述传感臂的相位差固定在
π
/2
处
。
[0011]优选的，所述信号处理单元还包括直流量反馈系统，所述直流量反馈系统能够根据所述信号处理单元解调出来得到的直流电压的数值来校正温度系数以避免环境温度影响测量精度
。
[0012]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0013]本专利技术提供一种基于
Mach
‑
Zehnder
干涉的双
PZT
差值型高精度光纤电流互感器，将导磁回路套在被测线路中，被测线路通电后，导磁回路产生感应电动势，并分别为第一环形压电陶瓷和第二环形压电陶提供驱动电信号，
(
环形压电陶
)PZT
的伸缩量与感应电压成正比，窄线宽激光器发出的光通过所述第一
3dB
耦合器分成强度相等的第一相干光和第二相干光，在导磁回路的作用下第一环形压电陶瓷和第二环形压电陶的伸长或者缩短使参考臂与传感臂的相位差发生变化，马赫曾德尔干涉仪将第一环形压电陶瓷和第二环形压电陶伸缩量引起光相位的变化转化为干涉信号强度的变化，然后信号处理单元完成光电转换后将提取的电信号送入信号处理单元实现对待测信号的处理，完成信号的波形和幅值测试，与传统使用马赫
‑
泽德尔干涉仪相比本专利技术引出了差值远高于传统干涉仪，从而能够有效提高光纤电流互感器测试的精度
。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0015]图1为本申请实施例所提供的
Mach
‑
Zehnder
干涉光谱图示意图；
[0016]图2为本申请实施例所提供的
Mach
‑
Zehnder
干涉仪结构示意图；
[0017]图3为本申请实施例所提供的基于
Mach
‑
Zehnder
干涉的双
PZT
差值型高精度光纤电流互感器的电流测量系统示意图；
[0018]图中：
1、
窄线宽激光器；
2、
第一
3dB
耦合器；
3、
参考臂；
4、
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
Mach
‑
Zehnder
干涉的双
PZT
差值型高精度光纤电流互感器，其特征在于：包括：
Mach
‑
Zehnder
干涉仪，所述
Mach
‑
Zehnder
干涉仪包括窄线宽激光器
、
第一
3dB
耦合器
、
参考臂
、
传感臂
、
第二
3dB
耦合器
、
光电转换器和信号处理单元，所述窄线宽激光器发出的光通过所述第一
3dB
耦合器分成强度相等的第一相干光和第二相干光，所述参考臂用于将第一相干光传输至所述第二
3dB
耦合器，所述传感臂用于将所述第二相干光传输至所述第二
3dB
耦合器，所述第二
3dB
耦合器用于将所述第一相干光和所述第二相干光进行耦合并传输至所述光电转换器，所述光电转换器完成光电转换后将提取的电信号送入所述信号处理单元实现对待测信号的处理，完成信号的波形和幅值测试；以及相位调制器，所述相位调制器包括导磁回路
、
第一环形压电陶瓷和第二环形压电陶瓷，所述导磁回路用于套设在被测线路中，在所述被测线路通电后，所述导磁回路能够产生感应电动势，所述第一环形压电陶瓷和所述第二环形压电陶瓷电连接在所述导磁回路中，所述第一环形压电陶瓷设置于所述参考臂中，所述第二环形压电陶瓷设置于所述传感臂中，所述导磁回路能够使所述第一环形压电陶瓷和所述第二环形压电陶瓷伸长或者缩短，从而带动所述参考臂与所述传感臂的相位差发生变化
。2.
根据权利要求1所述的基于
Mach
‑
Zehnder

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟超，刘泽祥，陈起超，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：