本发明专利技术提供了光纤电流传感装置和光纤电流传感系统。光纤电流传感装置包括传感光纤和支架。该传感光纤包括光纤和套在该光纤外的柔性保护套。该支架包括均具有光纤槽的第一部分和第二部分，其中，第一部分和第二部分可拆卸地连接成围绕被测导体一圈的闭合环状结构，第一部分的光纤槽与第二部分的光纤槽组合成闭合环状，用于容纳所述传感光纤。光纤电流传感系统包括上述光纤电流传感装置。这种光纤电流传感装置可以在现场开口安装以环绕被测电流导体，而无需将被测电流导体断开。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤电流传感技术，特别是可现场开口安装的光纤电流传感装置及包括该光纤电流传感装置的光纤电流传感系统。
技术介绍
电流传感器或互感器是冶金、化工、电力等领域中电流检测的重要设备，其长期稳定性、可靠性、安全性与供电系统的安全、稳定运行密切相关。目前，已经报道的基于法拉第效应的光纤电流传感器由于其测量范围大、精度高而被用在电流测量中。这种光纤电流传感器主要利用安培环路定律和法拉第磁光效应来测量导体的电流。根据安培环路定律，通有电流的导体周围会产生闭合的磁场，而在传感光纤中传播的两束偏振光会在磁场的作用下产生相位差，利用干涉方法检测出此相位差，就可以得到与磁场对应的电流大小。这种光纤电流传感器中的传感光纤被预先安装在封闭的环状金属结构体内。传感光纤绕制在金属结构体的外沿或者侧面的阿基米德螺旋槽内，传感光纤初次绕制成功后， 用硅胶进行填充固定，以使得传感光纤的曲率、放置路径固定下来。也就是说，这种传感光纤被预先固定在闭合的环状结构体上，不可拆卸。在测量导体的电流时，要将闭合的环状结构体套到电流导体上，只能将电流导体断开，将闭合的环状结构体套入后，再将电流导体连接上。然而，在冶金、化工领域使用的大电流导体直径可达Im以上，是不能轻易断开的。可以看出，现有的这种光纤电流传感器由于不能够在现场进行开口安装，因而在冶金、化工领域的应用受到限制。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可现场开口安装的光纤电流传感装置。本专利技术的一个实施例提供一种光纤电流传感装置，用于对通过导体的电流进行测量。该光纤电流传感装置包括传感光纤，包括光纤和套在该光纤外的柔性保护套；支架， 包括均具有光纤槽的第一部分和第二部分，其中，该第一部分和该第二部分可拆卸地连接成环绕所述导体一圈的闭合环状结构，所述第一部分的光纤槽与所述第二部分的光纤槽组合成闭合环状，用于容纳所述传感光纤。所述支架的第一部分可以为U形结构，该U形结构由均具有光纤槽的三个直连臂和两个转角臂连接而形成；所述支架的第二部分可以包括连接的、均具有光纤槽的两个转角臂和一个直连臂；所述第二部分的每个转角臂均与所述第一部分的一个直连臂相连，以使得所述第一部分与所述第二部分连接成所述闭合环状结构。优选地，所述柔性保护套包括由石英材料制成的套管。优选地，所述柔性保护套上具有第一标记，所述支架上具有第二标记，所述传感光纤被放置在所述光纤槽中时，所述第一标记与所述第二标记相对应。优选地，所述第一标记为位于所述柔性保护套末端处的凸台，所述第二标记为位于所述光纤槽内的凹槽，所述传感光纤被放置在所述光纤槽内时，所述凸台被放置在所述凹槽内，以使得所述第一标记与所述第二标记相对应。 优选地，润滑材料填充于所述光纤与所述柔性保护套之间。优选地，所述传感光纤的周长等于所述闭合环状的光纤槽的周长的整数倍。。本专利技术还提供了一种可现场开口安装的光纤电流传感系统。本专利技术一实施例提供一种光纤电流传感系统，用于对通过导体的电流进行测量。 该光纤电流传感系统包括光电探测器、信号处理单元、以及顺序连接的光源、Y形波导、45° 熔接点、条形波导调制器、保偏光纤和如以上所述的光纤电流传感装置，其中所述光源用于产生光束；所述Y形波导具有第一分路端、第二分路端和合路端，用于将通过所述第一分路端从所述光源接收的光束转变为线偏振光，并从合路端接收所述光纤电流传感装置返回的携带了导体电流信息的光束；所述45°熔接点用于将从所述Y形波导输出的一束线偏振光分成正交的两束线偏振光；所述条形波导调制器用于对其中传输的两束线偏振光之一进行调制；所述保偏光纤用于传输两束偏振光；所述光纤电流传感装置环绕所述导体，用于获得所述导体中与流动的电流的信息，并将携带所述电流信息的偏振光返回至所述保偏光纤，并依此经所述条形波导调制器、所述45°熔接点传输至所述Y形波导的合路端；所述光电探测器用于探测从所述Y形波导的分路端之一输出的干涉光的光强，并将光强信息转换为电信号发送给所述信号处理单元；所述信号处理单元连接至所述条形波导调制器，对所述条形波导调制器中传输的两束线偏振光之一进行调制。优选地，所述光纤电流传感装置的支架被固定到底座上，或者被固定在位于所述导体上下两侧的横梁上。优选地，所述光纤电流传感系统进一步包括温度传感器，所述温度传感器位于所述支架上，用于检测所述光纤电流传感装置处的温度，并将所检测到的温度信息发送给所述信号处理单元。根据本专利技术实施例的光纤电流传感装置和光纤电流传感系统，传感光纤中的光纤由保护套保护，可以绕制在现场开口安装的支架上，而无需电流导体断开。因此，这种光纤电流传感装置和光纤电流传感系统可以广泛用于冶金、化工、电力等领域。由于根据本专利技术实施例的支架的一部分为U形结构，使得支架很方便组装，使得光纤电流传感装置现场安装过程简单方便。根据本专利技术的实施例，传感光纤的柔性保护套由石英材料制成，这样柔性保护套与光纤具有相同或相近的热膨胀系数，可以防止或减轻柔性保护套对光纤产生应力。通过在传感光纤的柔性保护套上设置标记，例如凸台，同时在支架上设置标记，例如与凸台对应的凹槽，可以保证每次均能按照相同的方位角将传感光纤安装在支架的光纤槽内。因此，在一次标定后不需要重复标定，并可以保证测量的准确性。根据本专利技术的实施例，在传感光纤的柔性保护套中填充润滑剂，可以更易于使得光纤穿进柔性保护套中，并且在光纤穿入柔性保护套中后，润滑剂填充在光纤与柔性保护套之间，还可以缓冲柔性保护套对光纤产生的应力，从而保证光纤的性能稳定。根据本专利技术的实施例，传感光纤环绕电流导体一圈或多圈，利用安培环路定律，使得磁光效应沿着闭合环路进行积分，从而可以避免杂散电流对测量结果产生影响。根据本专利技术的实施例，光纤电流传感系统采用了双波导结构，Y形波导可以提高光路的偏振性能，而条形波导可以完成对光相位的调制。这种光路具有结构简单、光路偏振稳定性性能高的优点。根据本专利技术的实施例，通过将温度传感器置于支架的任意位置，用来探测传感装置处的温度，并将温度信息传送给信号处理单元，可以将温度补偿机制引入光纤电流传感系统，用于补偿传感光纤因温度变化引起的误差，从而可以提高测量的准确度。根据本专利技术的实施例，光纤电流传感装置可以被固定在底座或横梁上，以使得光纤电流传感装置与电流导体的相对位置保持不变。附图说明图1是根据本专利技术一实施例的光纤电流传感装置的示意图。图2A至图2D是根据本专利技术实施例的光纤电流传感装置的传感光纤的结构示意图，其中图2A示出传感光纤的整体示意图；图2B示出传感光纤的一部分的剖视图；图2C示出传感光纤的反射镜端的结构；并且图2D是沿图2C中的线1-1’的剖视图。图3是根据本专利技术实施例的光纤电流传感装置的支架的总体示意图。图4是图3所示支架的直连臂的示意图。图5是图3所示支架的转角臂的示意图。图6是传感光纤被限定在图3所示支架的直连臂内的示意图。图7是根据本专利技术实施例的光纤电流传感系统的示意图。图8是根据本专利技术另一实施例的光纤电流传感系统的示意图。图9是根据本专利技术一实施例的光纤电流传感装置被固定在底座上的示意图。图10是根据本专利技术另一实施例的光纤电流传感装置被固定在横梁上的示意图。具体实施例方式以下将参考附图更详细地描述本专利技术的实施例。附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。为本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光纤电流传感装置，用于对通过导体的电流进行测量，该光纤电流传感装置包括：传感光纤，包括光纤和套在该光纤外的柔性保护套；支架，包括均具有光纤槽的第一部分和第二部分，其中，该第一部分和该第二部分可拆卸地连接成环绕所述导体一圈的闭合环状结构，所述第一部分的光纤槽与所述第二部分的光纤槽组合成闭合环状，用于容纳所述传感光纤。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭嘉昕，
申请(专利权)人：郭嘉昕，
类型：发明
国别省市：37
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