本發(fā)明涉及電流測量，更具體的說是涉及一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)及測量方法。

背景技術(shù)：

1、在冶金工業(yè)中，電解鋁廠的生產(chǎn)過程中，直流電解電流普遍高達300ka。直流單耗作為評價電解鋁產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能減排水平的重要指標(biāo)，對企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益具有重大影響。因此，準確測量電解電流對于提高生產(chǎn)效率和降低成本具有重要意義。

2、目前，電解冶金工業(yè)中普遍采用的電流測量方法主要有等距壓降方法和霍爾傳感器方法。然而，這兩種方法存在以下局限性：

3、（1）測量精度差：等距壓降方法易受線路電阻、接觸電阻等因素影響，導(dǎo)致測量精度不高；霍爾傳感器方法受外界磁場干擾較大，同樣影響測量精度；

4、（2）實時監(jiān)測能力不足：傳統(tǒng)測量方法無法對電解槽狀態(tài)進行有效實時監(jiān)測，不利于及時調(diào)整工藝過程。

5、因此，如何解決上述問題，滿足電解冶金等工業(yè)直流電流測量的需，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)及測量方法，用于保證測量精度的同時，有效降低測量成本，減小體積和功耗，提高實時監(jiān)測能力。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光纖電流敏感環(huán)陣列，陣列中各光纖電流敏感環(huán)共同通過1×n路光開關(guān)連接至光電信號處理單元；

4、光電信號處理單元，用于產(chǎn)生正交線偏振光，通過偏振轉(zhuǎn)換和反射機制解調(diào)敏感環(huán)單元測量電流的信號，以及產(chǎn)生時序控制信號，以驅(qū)動光開關(guān)分時依次連通不同光纖電流敏感環(huán)的測量回路，實現(xiàn)n個測量回路的輪詢測量。

5、作為優(yōu)選，1×n路光開關(guān)與光電信號處理單元以及光纖電流敏感環(huán)陣列之間通過光纖熔接或跳線方式連接。

6、作為優(yōu)選，1×n路光開關(guān)為機械式光開關(guān)、電光式光開關(guān)或熱光式光開關(guān)。

7、作為優(yōu)選，1×n路光開關(guān)的路數(shù)為4、8、16、32、64或128路。

8、作為優(yōu)選，光電信號處理單元包括sld光源、分光器、探測器、相位調(diào)制器、延遲光纖環(huán)，以及信號檢測電路板；其中，

9、sld光源與分光器相連，分光器的另一端通過相位調(diào)制器連接延遲光纖環(huán)，以及通過探測器和信號檢測電路板連接相位調(diào)制器。

10、作為優(yōu)選，分光器和相位調(diào)制器之間連接有光纖起偏器，相位調(diào)制器和延遲光纖環(huán)之間連接有保偏耦合器。

11、作為優(yōu)選，光纖電流敏感環(huán)包括依次相連的波片、傳感光纖和反射鏡組件，反射鏡組件與波片柔性對接或固定封裝。

12、作為優(yōu)選，反射鏡組件與波片柔性對接時，波片固定于對接盒中，反射鏡可拆卸式安裝于對接盒中，其中，對接盒中有與反射鏡外形匹配的安裝槽，用于實現(xiàn)反射鏡與波片的對準。

13、作為優(yōu)選，波片上方設(shè)有波片蓋板，波片與波片蓋板之間有密封墊；對接盒上方設(shè)有盒蓋板，盒蓋板一端與對接盒盒體通過可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)相連，盒蓋板與盒體閉合時，通過螺釘固定。

14、另一方面，本申請公開了一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量方法，該方法應(yīng)用如上任一項所述的基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，測量步驟包括：

15、s1、將多個光纖電流敏感環(huán)通過1×n路光開關(guān)共同連接至光電信號處理單元；

16、s2、通過光電信號處理單元產(chǎn)生正交線偏振光和時序控制信號；

17、利用正交線偏振光，通過偏振轉(zhuǎn)換和反射機制解調(diào)敏感環(huán)單元測量電流的信號，以及通過時序控制信號，驅(qū)動光開關(guān)分時依次連通不同光纖電流敏感環(huán)的測量回路，實現(xiàn)n個測量回路的輪詢測量。

18、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明公開提供了一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)及測量方法，可有效解決電解冶金等工業(yè)場景多點位直流電流準確測量的問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過引入分光器件，實現(xiàn)了分時復(fù)用技術(shù)，測量多路電流信號時，可以將光電檢測單元的數(shù)量從n個降低為1個，在保證電流測量精度的同時，有效降低了測量成本；

19、分光器件可以選擇不同的路數(shù)，對應(yīng)不同測量需求，結(jié)構(gòu)靈活，同時也大大減小了測量系統(tǒng)的體積和功耗；

20、同時，本申請柔性連接的光纖電流敏感環(huán)具有快拆快裝、快速自對準的優(yōu)點，相對于現(xiàn)有光纖電流敏感單元更加輕便小巧，同時可實現(xiàn)不切斷被檢測線路的情況下進行測量。

技術(shù)特征：

1.一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，包括光纖電流敏感環(huán)陣列，陣列中各光纖電流敏感環(huán)共同通過1×n路光開關(guān)連接至光電信號處理單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，1×n路光開關(guān)與光電信號處理單元以及光纖電流敏感環(huán)陣列之間通過光纖熔接或跳線方式連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，1×n路光開關(guān)為機械式光開關(guān)、電光式光開關(guān)或熱光式光開關(guān)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，1×n路光開關(guān)的路數(shù)為4、8、16、32、64或128路。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，光電信號處理單元包括sld光源、分光器、探測器、相位調(diào)制器、延遲光纖環(huán)，以及信號檢測電路板；其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，分光器和相位調(diào)制器之間連接有光纖起偏器，相位調(diào)制器和延遲光纖環(huán)之間連接有保偏耦合器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，光纖電流敏感環(huán)包括依次相連的波片、傳感光纖和反射鏡組件，反射鏡組件與波片柔性對接或固定封裝。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，反射鏡組件與波片柔性對接時，波片固定于對接盒中，反射鏡可拆卸式安裝于對接盒中，其中，對接盒中有與反射鏡外形匹配的安裝槽，用于實現(xiàn)反射鏡與波片的對準。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，波片上方設(shè)有波片蓋板，波片與波片蓋板之間有密封墊；對接盒上方設(shè)有盒蓋板，盒蓋板一端與對接盒盒體通過可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)相連，盒蓋板與盒體閉合時，通過螺釘固定。

10.一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量方法，其特征在于，應(yīng)用權(quán)利要求1-9任一項所述的基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)，測量步驟包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于光開關(guān)的分布式光纖電流測量系統(tǒng)及測量方法，主要通過1×N路光開關(guān)連接光電信號處理單元和包含多個光纖電流敏感環(huán)形成的陣列，其中光電信號處理單元，用于產(chǎn)生正交線偏振光，通過偏振轉(zhuǎn)換和反射機制解調(diào)敏感環(huán)單元測量電流的信號，以及產(chǎn)生時序控制信號，以驅(qū)動光開關(guān)分時依次連通不同光纖電流敏感環(huán)的測量回路，實現(xiàn)N個測量回路的輪詢測量。本發(fā)明通過引入分光器件，可將光電檢測單元的數(shù)量從N個降低為1個，在保證電流測量精度的同時，有效降低了測量成本。

技術(shù)研發(fā)人員：張春熹,于佳,許博,陳浩,金彪
受保護的技術(shù)使用者：北京率為機電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26