本發(fā)明涉及電流測量，更具體的說是涉及一種采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在冶金工業(yè)中，大型電解鋁廠直流電解電流已普遍高達300ka。作為電解產(chǎn)品的重要指標，“直流單耗”是對企業(yè)生產(chǎn)效率、節(jié)能減排是否達標的主要考核指標。為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，需要準確測量電解電流，合理調(diào)整工藝過程。

2、目前電解冶金工業(yè)中電流測量方式多是基于等距壓降方法或者霍爾傳感器的方式，這兩種方式存在以下問題：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；2）當需要對多路電流信號進行測量時，需要分別設(shè)置多路檢測電路，這導致結(jié)構(gòu)上較為復雜，且測量效率低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，不僅結(jié)構(gòu)上更為簡單，且測量效率和測量精度更高。

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

3、一種采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，包括：光發(fā)射模塊、1*n路光分束器、敏感環(huán)陣列、電流檢測模塊、選通開關(guān)、相位調(diào)制器和探測器模塊；其中，所述敏感環(huán)陣列由多個敏感環(huán)單元組成，且每個所述敏感環(huán)單元的測量通路上連接一個所述相位調(diào)制器；

4、所述光發(fā)射模塊用于產(chǎn)生正交線偏振光，經(jīng)所述1*n路光分束器后，分別進入n個不同的所述敏感環(huán)單元內(nèi)；

5、所述電流檢測單元用于采用分時復用方式控制所述選通開關(guān)分時序選通不同的相位調(diào)制器，對所述敏感環(huán)單元返回的光信號進行相位調(diào)制，實現(xiàn)對n個測量通路的輪詢測量；

6、所述探測器模塊用于接收調(diào)制后的光信號，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后，經(jīng)所述電流檢測單元進行分析處理，得到對應(yīng)測量通路的電流值。

7、進一步的，所述光發(fā)射單元包括光源驅(qū)動板和高偏sld光源；其中，所述光源驅(qū)動板用于控制所述高偏sld光源產(chǎn)生兩束正交線偏振光。

8、進一步的，所述1*n路光分束器采用集成波導光功率分配技術(shù)和保偏方案進行光束分配。

9、進一步的，所述1*n路光分束器的路數(shù)為4、8、16、32、64或128路。

10、進一步的，所述敏感環(huán)單元由反射鏡、圓保偏傳感光纖、1/4波片和保偏延遲光纖依次熔接組成；所述保偏延遲光纖與所述相位調(diào)制器連接。

11、進一步的，所述敏感環(huán)單元采用柔性封裝方式或固定形狀形式封裝。

12、進一步的，所述光發(fā)射模塊和所述探測器模塊與所述1*n路光分束器之間通過光纖熔接；所述1*n路光分束器與所述敏感環(huán)陣列之間連接通過光纖熔接。

13、進一步的，所述電流檢測模塊包括前置放大器、a/d轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理單元和d/a轉(zhuǎn)換及驅(qū)動單元；

14、所述數(shù)字信號處理單元用于采用分時復用方式控制所述選通開關(guān)分時序選通對應(yīng)的所述相位調(diào)制器，并產(chǎn)生對應(yīng)的方波調(diào)制信號和階梯波反饋信號；

15、所述d/a轉(zhuǎn)換及驅(qū)動單元對方波調(diào)制信號和階梯波反饋信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并驅(qū)動對應(yīng)的所述相位調(diào)制器對所選通路的光信號進行調(diào)制；

16、調(diào)制后的光信號依次經(jīng)所述前置放大器和所述a/d轉(zhuǎn)換器進行處理后，輸入至所述數(shù)字信號處理單元；

17、所述數(shù)字信號處理單元將處理后的電信號解調(diào)為原始的電流值

18、進一步的，還包括顯示器，用于對各測量通路的電流值進行實時顯示。

19、進一步的，所述分時復用方式為：通過所述選通開關(guān)控制n個測量回路上的所述相位調(diào)制器的工作時間，實現(xiàn)不同測量回路的分時檢測。

20、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

21、本發(fā)明在常規(guī)的敏感環(huán)陣列內(nèi)引入了1*n路分束器和選通開關(guān)，并采用了分時復用技術(shù)，相比常規(guī)測試方法，能夠測量多路電流信號，且n路測量電流回路共用一個光源、探測器和檢測電路，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了測量成本，且提高了測量效率。

22、同時本發(fā)明分束器的路數(shù)可根據(jù)測量需求選擇性設(shè)置，結(jié)構(gòu)靈活，且安裝方式靈活。還可以實時顯示電流值，對電解槽狀態(tài)的監(jiān)控提供有效數(shù)據(jù)，適用于電解冶金等工業(yè)直流電流測量。

技術(shù)特征：

1.一種采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：光發(fā)射模塊、1*n路光分束器、敏感環(huán)陣列、電流檢測模塊、選通開關(guān)、相位調(diào)制器和探測器模塊；其中，所述敏感環(huán)陣列由多個敏感環(huán)單元組成，且每個所述敏感環(huán)單元的測量通路上連接一個所述相位調(diào)制器；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射單元包括光源驅(qū)動板和高偏sld光源；其中，所述光源驅(qū)動板用于控制所述高偏sld光源產(chǎn)生兩束正交線偏振光。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，所述1*n路光分束器采用集成波導光功率分配技術(shù)和保偏方案進行光束分配。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，所述1*n路光分束器的路數(shù)為4、8、16、32、64或128路。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，所述敏感環(huán)單元由反射鏡、圓保偏傳感光纖、1/4波片和保偏延遲光纖依次熔接組成；所述保偏延遲光纖與所述相位調(diào)制器連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，所述敏感環(huán)單元采用柔性封裝方式或固定形狀形式封裝。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射模塊和所述探測器模塊與所述1*n路光分束器之間通過光纖熔接；所述1*n路光分束器與所述敏感環(huán)陣列之間連接通過光纖熔接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，所述電流檢測模塊包括前置放大器、a/d轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理單元和d/a轉(zhuǎn)換及驅(qū)動單元；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示器，用于對各測量通路的電流值進行實時顯示。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，其特征在于，所述分時復用方式為：通過所述選通開關(guān)控制n個測量回路上的所述相位調(diào)制器的工作時間，實現(xiàn)不同測量回路的分時檢測。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電流測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用分束器陣列的時分復用光纖電流測量系統(tǒng)，包括：光發(fā)射模塊、1*N路光分束器、敏感環(huán)陣列、電流檢測模塊、選通開關(guān)、相位調(diào)制器和探測器模塊；其中，敏感環(huán)陣列由多個敏感環(huán)單元組成，且每個敏感環(huán)單元的測量通路上連接一個相位調(diào)制器；光發(fā)射模塊產(chǎn)生正交線偏振光，經(jīng)1*N路光分束器后，分別進入N個不同的敏感環(huán)單元內(nèi)；電流檢測單元采用分時復用方式控制選通開關(guān)分時序選通不同的相位調(diào)制器，對敏感環(huán)單元返回的光信號進行相位調(diào)制后返回至探測器模塊，進而實現(xiàn)對N個測量通路的輪詢測量。本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)上更為簡單，且測量效率和測量精度更高。

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