Patent RU-96986-U1 (RU)
Title: Волоконно-оптический датчик тока
IPC: G02B6/00
Filed: 2010-02-11
Granted: 2010-08-20
Abstract: Полезная модель относится к волоконно-оптическим датчикам, в частности, к волоконно-оптическим датчикам тока, которые работают на принципе эффекта Фарадея. Ток, протекающий в проводе, индуцирует магнитное поле, которое благодаря эффекту Фарадея поворачивает плоскость поляризации излучения, распространяющегося в оптическом волокне, намотанном вокруг токонесущего провода. Предлагаемая полезная модель позволяет повысить чувствительность и точность волоконно-оптического датчика электрического тока и снизить погрешность измерения тока из-за внешних температурных и механических возмущений. Волоконно-оптический датчик тока состоит из электронного и оптического модулей. Оптический модуль включает в себя источник излучения, соединенный с первым входом направленного ответвителя, второй вход которого соединен с фотодетектором, к выходу ответвителя присоединены расположенные последовательно друг за другом поляризатор излучения, модулятор поляризации излучения, волоконная линия и измерительный чувствительный волоконный контур, изготовленный из магниточувствительного оптического волокна с встроенным линейным двойным лучепреломлением (spun-волокно), и связанный с отражателем излучения. Электронный модуль включает в себя блок обработки сигнала, вход которого связан с выходом фотодетектора, и генератор сигнала, связанный с модулятором, при этом модулятор поляризации излучения выполнен в виде волоконного контура, расположенного в продольном магнитном поле соленоида, связанного с генератором сигнала, волоконная линия выполнена в виде двойной бифилярной волоконной линии, первый вход которой соединен с выходом волоконного контура модулятора, второй - с отражателем излучения, первый выход двойной бифилярной волоконной линии соединен со входом измерительного чувствительного волоконного контура, выход которого соединен со вторым выходом двойной бифилярной волоконной линии. Волоконный контур модулятора и двойная бифилярная волоконная линия выполнены из магниточувствительного оптического волокна с встроенным линейным двойным лучепреломлением. В волоконно-оптическом датчике тока в качестве магниточувствительного волокна с встроенным линейным двойным лучепреломлением может быть использовано микроструктурное волокно. Оптимальные параметры магниточувствительного волокна для волоконного контура модулятора, бифилярной двойной волоконной линии и измерительного чувствительного волоконного контура следующие: длина поляризационных биений встроенного линейного двулучепреломления от 1 до 5 мм на длине волны излучения 1,55 мкм и шаг вращения от 3 до 4 мм, при этом ширина спектра источника излучения составляет не менее 15 нм. Основные конструктивные параметры магниточувствительного волокна - длина биений встроенного линейного двойного лучепреломления и шаг вращения выбраны таким образом, чтобы обеспечить постоянство магнитной чувствительности при механических деформациях и температурных воздействиях. При выбранных параметрах измерительный контур может состоять из большого числа волоконных витков, намотанных на катушку малого радиуса, что позволяет повысить чувствительность датчика тока. Модулятор поляризации излучения, основанный на эффекте Фарадея в волокне, обеспечивает эффективную модуляцию без внесения паразитных сигналов на частоте модуляции, которые вызывают погрешность измерения тока.