光纤直流大电流传感器现场校准仪
发布时间：2015-09-22
HGFOCS-G光纤大电流传感器现场校准仪
大电流传感器被广泛应用于各行各业的电力测控系统中，对生产过程中的电流进行着计量和测控。其生产工艺的特征是长期的﹑连续的运行过程。在使用现场，电流传感器受温度﹑时间﹑位置﹑电磁场等诸多环境因素的影响，造成传感器准确度超差的可能性普遍存在。用户由于没有现场校准和检验的手段，对使用运行中的电流传感器的准确度一直是一个模糊的概念，被测电流量值的精准性是长期困扰用户的一个瓶颈，而电流的计量和控制准确﹑稳定与否，对生产设备﹑生产效率﹑人员安全有着直接影响，电流检测设备的定期校验是保证测控设备长期精准运行及电能质量管理的必要措施。因此，如何对在现场使用的电流检测装置进行快捷﹑经济﹑准确的误差检测与量值传递一直是国内许多科研与计量部门的重大科研课题。
HGFOCS-G大电流光纤传感器现场校验装置，是我公司研发的国内最新电流传感器现场校准产品，以高精度光纤电流传感器为主体，将0.05%精度等级的标准测量头和用户电流检测设备并接在二次出线的电流载体上，标准测量头在线采集的信号和受检电流传感器检测的信号实时送到数据处理系统进行数据分析，利用电流测查法的原理建立数学模型，将标准信号和受检传感器信号的实时值、差值、直观地表现出来。通过近几年本公司与国家权威计量部门反复检测与充分认证。经广大用户现场应用表明该装置是十分理想的大电流传感器现场校验装置。
HGFOCS-G高精度光纤式电流传感器现场校准仪系便携式结构，各部分均采用最优化﹑最小尺寸设计集中装在一个仪表箱里面。该装置由三部分组成。
1、 0.05%精度等级光纤传感测量头
2、 0.05%精度等级数据检测平台
3、 专用信号光缆
一、原理、结构
1 数字闭环全光纤电流传感器工作原理与结构
光纤电流传感器是通过检测两束偏振光在 Faraday 磁场效应下的干涉光强来测量电流，其原理结构框图如下图所示。
光源发出的光经过耦合器后由起偏器形成线偏振光，线偏振光经过保偏光纤45。熔接点后等分为两束线偏振光，分别沿保偏光纤的 X 轴和 Y 轴传输。这两束正交模式的线偏振光经过相位调制器和光纤延迟线进入 λ/4 波片后，分别转变为左旋和右旋的圆偏振光，进入传感光纤。由于待测电流会在其周围产生感应磁场，根据偏振光束的法拉第磁场效应，这两束圆偏振光以不同的速度传输，从而产生非互异性法拉第相位差。两束圆偏振光经过传感光纤端面的镜面反射后，传播方向变反，同时两束圆偏振光的偏振模式互换，即左旋光变为右旋光，右旋光变为左旋光。由于传播方向与旋向都发生变化，反向传输的两束圆偏振光依然保持其原来的速度。这两束光再次通过 λ/4 波片后，恢复为线偏振光，并在偏振器处发生干涉。最后，携带相位信息的光由耦合器耦合进入探测器供后续电路处理。由于发生干涉的两束光在光路的传输过程中，分别都通过了保偏光纤的 X 轴和 Y 轴、传感光纤的左旋和右旋模式，一些互异性相位差，如振动和转动引起的 Sagnac 相位差等，将会被抵消，因此返回探测器的光只携带了由法拉第效应产生的非互易相位差。其表达式为：
其中，φ=4VNI 是法拉第相位差，V 为 Verdet 常数，I 为待测电流，N 为传感光纤的线圈匝数。由式可以看出，通过检测探测器的光强信息就可以解调出待测电流的大小，两束光波的相位偏移与导线的电流成正比，然后显示单元将电流数值以模拟量或数字量传至最终用户，从而达到准确测量电流的目的。
2 校验操作平台原理、结构框图
图中DVM1和DVM2分别表示为标准传感器和受检传感器的实时测量值、标准基准值、标准和受检传感器差值等。标准传感器及受检传感器信号送入检测平台，通过参数校准将标准传感器和受检传感器的变比定为同一比例关系信号，两信号在同一检测平台比对测差。整个校验装置集中存放在一个箱子里，现场校验时电流检测传感头从箱子里拉出，校验完后收回到箱子里即可，整套装置重量15KG。
二、主要技术参数及性能指标
1. 量 程： 任意（根据用户需要确定）
2. 量值输出： 0-5V（可由用户指定）
3. 准 确 度： 0.05%
4. 位置影响：无影响
5. 重复误差：小于0.01%
6. 电磁场影响：无影响
7. 工作电压： AC220V
8. 功 耗： 小于10W
9. 使用条件： 环境温度 –20℃--65℃，相对湿度不大于85%
10.重 量： 12Kg
三、校验示意图
湖北华冠光电测控设备有限公司
采用两级温度自动补偿技术，解决了精密仪器电子器件受温度变化难题，确保长期运行的稳定。
传感器输出信号和被测大电流、高电压相隔离保证稳流系统、控制系统、保护系统及显示的安全运行。
独特磁铁芯结构设计解决了杂散磁场的干扰，确保传感器的精度。
所有核心元器件均采用军品级器件，提高了产品可靠性。
输出信号相互隔离互不干涉，使大电流直流计控系统的配接更方便。
开口型式的两部分对接方式，安装、使用、维护非常方便。
全环氧树脂封装，避免现场恶劣环境对电路的腐蚀，提高传感器使用寿命及稳定性。
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