ОПТОВОЛОКОННЫЙ ДАТЧИК ТОКА СО SPUN ВОЛОКНОМ И ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ

1. Оптоволоконный датчик тока, содержащий:
источник (1) света, генерирующий световое излучение в диапазоне длин волн,
первый линейный поляризатор (Р1, 13, 29), принимающий световое излучение от источника (1) света и формирующий поляризованный свет,
фазовую пластинку (16), принимающую свет от первого линейного поляризатора (Р1, 13, 29) и имеющую фазовую задержку ρ=n⋅90°+ε, где n - целое число,
измерительное spun волокно (17), намотанное N раз с образованием контура, размещаемого вокруг носителя тока, spun волокно имеет постоянную Верде V, шаг скрутки p≤100 мм и в указанном диапазоне длин волн среднюю линейную длину биений , при этом входной конец передающего spun волокна (17) принимает свет от фазовой пластинки (16), причем медленная ось фазовой пластинки (16) находится под углом θ к медленной оси указанного входного конца,
детекторный узел (15, 21, 15а, 15b, 14, 31), выполненный с возможностью определения фазового сдвига Δφ между двумя поляризованными модами света, возвращающегося из указанного измерительного волокна (17), и с возможностью формирования сигнала, указывающего на указанный ток,
b
при этом фазовая пластинка (16) имеет такие размеры, что она вводит температурную зависимость, которая противодействует объединенному вкладу постоянной Верде V, линейной длины биений , шага скрутки p и вызванного изгибом двойного лучепреломления δ в температурную зависимость масштабного коэффициента.
b
2. Датчик тока по п. 1, в котором фазовая задержка ρ является такой, что для заданного номинального магнитооптического фазового сдвига 4NVI изменение температуры фазовой пластинки (16) приводит к изменению сглаженного по температуре нормализованного масштабного коэффициента датчика SF'(ρ,, p, θ, NVI, δ), который компенсирует изменение масштабного коэффициента вследствие изменения температуры измерительного spun волокна (17), в том смысле, что
, где
,
0
0
b
при этом указанный сглаженный по температуре нормализованный масштабный коэффициент SF' определяется как среднее значение несглаженного по температуре нормализованного масштабного коэффициента SF=Δφ/(4NVI), усредненное по температурному диапазону шириной 20°С, a V является постоянной Верде при выбранной эталонной температуре и δ - вызванное изгибом двойное лучепреломление.
min
max
max
min
3. Датчик тока по п. 2, в котором 4NVI является заданным номинальным диапазоном фазового сдвига [Δφ, Δφ], где [Δφ-[Δφ]≥10°.
min
max
4. Датчик тока по п. 3, в котором указанный номинальный диапазон фазового сдвига [Δφ, Δφ] равен [0°, 30°].
min
max
5. Датчик тока по п. 3, в котором указанный номинальный диапазон фазового сдвига [Δφ, Δφ] составляет диапазон [30°, 90°] и/или [90°, 180°] и/или [180°, 360°].
min
max
6. Датчик тока по п. 3, в котором min(⎥Δφ⎢, ⎥Δφ⎥)≥30°.
min
max
7. Датчик тока по п. 3, в котором min(⎥Δφ⎢, ⎥Δφ⎢)≥60°.
8. Датчик тока по п. 1, в котором ⎥ε⎢<30°.
9. Датчик тока по п. 1, в котором 1°<⎥ε⎢<30°.
10. Датчик тока по п. 1, в котором
i
для всех возможных комбинаций y=-2, -1, 0, 1, 2, где индекс i обозначает двулучепреломляющие волноводные секции, по которым свет проходит между линейным поляризатором (Р1, 13, 29) и детектором (15, 21; 15a, 15b, 14, 31), и  - дифференциальная модальная групповая задержка двулучепреломляющей волноводной секции i, причем по меньшей мере для одной волноводной секции k выполняется соотношение .
11. Датчик тока по п. 1, в котором для спектральной полной ширины на половине максимума излучения указанного источника (1) света выполняется соотношение , где l - длина указанного измерительного spun волокна (17), , λ - центральная длина волны указанного диапазона длин волн, и Δλ - полная ширина на половине максимума в указанном диапазоне длин волн.
1
2
1
2
12. Датчик тока по п. 1, в котором указанное измерительное spun волокно (17) имеет две собственные моды с некруговой поляризацией, при этом указанный угол θ и указанная фазовая задержка ρ таковы, что компоненты светового излучения в каждой из указанных собственных мод имеют неравные интенсивности I, I, причем I:I=0,01…0,99 или 1,01…100.
13. Датчик тока по п. 1, в котором указанный угол θ равен 0±10°, или ±45°±10° или ±90°±10°.
14. Датчик тока по п. 13, в котором указанный угол θ равен 0±5°, или ±45°±5°, или ±90°±5°.
15. Датчик тока по любому из пп. 2-8, в котором 1°<⎥ε⎢<30°.
16. Датчик тока по любому из пп. 2-9, в котором
i
для всех возможных комбинаций y=- 2, - 1, 0, 1, 2, где индекс i обозначает двулучепреломляющие волноводные секции, по которым свет проходит между линейным поляризатором (Р1, 13, 29) и детектором (15, 21; 15а, 15b, 14, 31), и  - дифференциальная модальная групповая задержка двулучепреломляющей волноводной секции i, причем по меньшей мере для одной волноводной секции k выполняется соотношение .
17. Датчик тока по любому из пп. 2-10, в котором для спектральной полной ширины на половине максимума излучения указанного источника (1) света выполняется соотношение , где l - длина указанного измерительного spun волокна (17), , λ - центральная длина волны указанного диапазона длин волн, и Δλ - полная ширина на половине максимума в указанном диапазоне длин волн.
1
2
1
2
18. Датчик тока по любому из пп. 2-11, в котором указанное измерительное spun волокно (17) имеет две собственные моды с некруговой поляризацией, при этом указанный угол θ и указанная фазовая задержка ρ таковы, что компоненты светового излучения в каждой из указанных собственных мод имеют неравные интенсивности I, I, причем I:I=0,01…0,99 или 1,01…100.
19. Датчик тока по любому из пп. 2-12, в котором указанный угол θ равен 0±10°, или ±45°±10° или ±90°±10°.
20. Датчик тока по любому из пп. 1-14, дополнительно содержащий модуль (22) светоделителя, причем модуль (22) светоделителя имеет первый, второй, третий и четвертый порты (23а, 23b, 23с, 23d) и разделяет свет, приходящий через первый порт (23а), во второй, третий и четвертый порты (23b, 23с, 23d), при этом первый и второй порты (23a, 23b) расположены между первым поляризатором (Р1) и измерительным spun волокном (17) таким образом, что свет от первого поляризатора (Р1) проходит во второй порт (23b), а свет от измерительного spun волокна (17) входит в первый порт (23а), при этом детекторный узел (15, 21; 15а, 15b, 14, 31) содержит первый и второй фотодетекторы (15а, 15b) и первый и второй линейные поляризаторы (P1, Р2), расположенные между третьим портом (23с) и первым фотодетектором (15а) и между четвертым (23d) портом и вторым световым детектором (15b) соответственно, причем оси поляризации первого и второго поляризаторов (P1, Р2) ориентированы взаимно перпендикулярно.
21. Датчик тока по любому из пп. 1-13, в котором детекторный узел (15, 21; 15а, 15b, 14, 31) содержит:
дифференциальный фазовый модулятор (14), расположенный между первым поляризатором (13) и фазовой пластинкой (16),
блок (21) управления для модуляции фазового сдвига, обеспечиваемой дифференциальным фазовым модулятором (14), и
фотодетектор (15), расположенный с возможностью измерения интенсивности света, возвращающегося из измерительного spun волокна (17) через дифференциальный фазовый модулятор (14) и первый поляризатор (13).
22. Датчик тока по любому из пп. 1-13, в котором детекторный узел (15, 21; 15а, 15b, 14, 31) содержит:
фазовый модулятор (31) Y-типа, расположенный между первым поляризатором (13) и фазовой пластинкой (16),
блок (21) управления для модуляции фазового сдвига, обеспечиваемой фазовым модулятором (31) Y-типа, и
фотодетектор (15), расположенный с возможностью измерения интенсивности света, возвращающегося из измерительного spun волокна (17) через фазовый модулятор (31) Y-типа и первый поляризатор (13).
23. Датчик тока по п. 22, в котором фазовый модулятор (31) y-типа содержит первый поляризатор.
24. Датчик тока по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащий зеркало на конце измерительного spun волокна (17) и фарадеевский вращатель (30), обеспечивающий поворот на 22,5°+j·45°±10°, в частности, 22,5°+j·45°±5°, расположенные между фазовой пластинкой (16) и зеркалом, где j - целое число, включая 0.
25. Датчик тока по п. 20, дополнительно содержащий зеркало на конце измерительного spun волокна (17) и фарадеевский вращатель (30), обеспечивающий поворот на 22,5°+j·45°±10°, в частности, 22,5°+j·45°±5°, расположенные между фазовой пластинкой (16) и зеркалом, где j - целое число, включая 0.
26. Датчик тока по п. 21, дополнительно содержащий зеркало на конце измерительного spun волокна (17) и фарадеевский вращатель (30), обеспечивающий поворот на 22,5°+j·45°±10°, в частности, 22,5°+j·45°±5°, расположенные между фазовой пластинкой (16) и зеркалом, где j - целое число, включая 0.
27. Датчик тока по п. 22, дополнительно содержащий зеркало на конце измерительного spun волокна (17) и фарадеевский вращатель (30), обеспечивающий поворот на 22,5°+j·45°±10°, в частности, 22,5°+j·45°±5°, расположенные между фазовой пластинкой (16) и зеркалом, где j - целое число, включая 0.
28. Датчик тока по п. 23, дополнительно содержащий зеркало на конце измерительного spun волокна (17) и фарадеевский вращатель (30), обеспечивающий поворот на 22,5°+j·45°±10°, в частности, 22,5°+j·45°±5°, расположенные между фазовой пластинкой (16) и зеркалом, где j - целое число, включая 0.
29. Датчик тока по любому из пп. 1-14, дополнительно содержащий сохраняющее поляризацию волокно (11), расположенное между первым поляризатором (Р1, 13, 29) и фазовой пластинкой (16).
30. Датчик тока по п. 20, дополнительно содержащий сохраняющее поляризацию волокно (11), расположенное между первым поляризатором (Р1, 13, 29) и фазовой пластинкой (16).
31. Датчик тока по п. 21, дополнительно содержащий сохраняющее поляризацию волокно (11), расположенное между первым поляризатором (Р1, 13, 29) и фазовой пластинкой (16).
32. Датчик тока по п. 22, дополнительно содержащий сохраняющее поляризацию волокно (11), расположенное между первым поляризатором (Р1, 13, 29) и фазовой пластинкой (16).
33. Датчик тока по п. 23, дополнительно содержащий сохраняющее поляризацию волокно (11), расположенное между первым поляризатором (Р1, 13, 29) и фазовой пластинкой (16).
34. Датчик тока по п. 25, дополнительно содержащий сохраняющее поляризацию волокно (11), расположенное между первым поляризатором (Р1, 13, 29) и фазовой пластинкой (16).
35. Датчик тока по любому из пп. 1-14, в котором p≤15 мм и в указанном диапазоне длин волн .
36. Датчик тока по п. 20, в котором p≤15 мм и в указанном диапазоне длин волн .
37. Датчик тока по п. 21, в котором p≤15 мм и в указанном диапазоне длин волн .
38. Датчик тока по п. 22, в котором p≤15 мм и в указанном диапазоне длин волн
.
39. Датчик тока по п. 23, в котором p≤15 мм и в указанном диапазоне длин волн .
40. Датчик тока по п. 25, в котором p≤15 мм и в указанном диапазоне длин волн .
41. Датчик тока по п. 30, в котором p≤15 мм и в указанном диапазоне длин волн .