技术摘要：
本发明涉及高压输电线路中的电流检测技术领域，提供了一种高灵敏的小型化电流检测系统，包括：光源，光纤电流传感器，探测器，其中，所述光纤电流传感器由输入光导纤维、输入透镜、输入偏振片、由金薄膜包裹的磁光材料、输出偏振片、输出透镜和输出光导纤维组成；当测  全部
背景技术：
目前现有技术中常用的电流检测方法有以下方法： 分流器：分流器的原理简单，通常用在低频率小幅值电流测量中，但当应用在高频 率大幅值的电流测量中会产生较大的误差。 交流电流互感器：交流电流互感器的传感原理简单，精度较高。但是交流电流互感 器仅适用于数千安培以内的交流电流测量，被测电流过大，则互感器的激磁电流不再忽略 不计，因此测量误差会增大。 直流电流互感器，直流电流互感器利用被测直流的变化导致铁芯线圈产生感抗， 从而间接改变辅助交流电路的电流来反映被测电流的大小。其缺点是体积较大、价格较高、 需要外界电源的支持等。 霍尔电流传感器，霍尔电流传感器是一种常用的电流测量装置，它采用霍尔元件 作为传感单元，通过被测电流产生的磁场的大小来实现对电流的测量，应用于大流量的测 量，但该器件存在体积大、重量重的缺点。 综上所述，现有技术中电流检测方法存在体积大、重量重、易受激磁电流干扰的缺 点，并且现有技术中电流检测方法均同时存在有检测灵敏度不高的情况。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高灵敏的小型化电流检测系统，利用 光纤或波导本身能消除激磁电流影响的特点，采用带输入偏振片和输出偏振片的由金薄膜 包裹的磁光介质，利用包括法拉第光纤或法拉第波导在内的磁光介质的固有特性消除外来 电磁干扰，达到降低成本和减小体积的目的，并且本发明在磁光材料上包裹有金薄膜，能够 大大的提高光纤电流传感器测量的灵敏度。 本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种高灵敏的小型化电流检测系统，包括：光源，光纤电流传感器，探测器，其中， 所述光纤电流传感器由输入光导纤维、输入透镜、输入偏振片、由金薄膜包裹的磁光材料、 输出偏振片、输出透镜和输出光导纤维组成，所述由金薄膜包裹的磁光材料为包括由金薄 膜包裹的法拉第光纤和法拉第波导在内的任意一种形式； 所述光源与所述光纤电流传感器相连，所述光纤电流传感器与所述探测器相连； 当测量所述待测高压输电导线上的电流时，所述光源发出非偏振光，输入所述光 纤电流传感器，经过光纤传输至所述探测器，通过法拉第磁光效应和马吕斯定理计算得到 磁场强度B，根据毕奥-萨伐尔定理与所述磁场强度B推算得到待测导线的电流强度I； 4 CN 111721993 A 说　明　书 2/7 页 其中，所述光纤电流传感器，接收到所述光源发出的所述非偏振光之后，所述非偏 振光作为入射光由所述输入光导纤维导入磁敏区，由所述输入透镜聚焦后经过所述输入偏 振片变成线偏振光，入射到所述由金薄膜包裹的磁光材料中，所述入射光的偏振面发生偏 转；穿过所述由金薄膜包裹的磁光材料的所述入射光经过所述输出偏振片之后，所述入射 光被所述输出透镜聚焦到所述输出光导纤维中；所述入射光经过所述由金薄膜包裹的磁光 材料之后，所述入射光的光强由输入强度I0变为输出光强I1。 进一步地，所述光纤电流传感器，还包括：玻璃管，用于将所述光纤电流传感器中 包括输入透镜、输入偏振片、由金薄膜包裹的磁光材料、输出偏振片、输出透镜在内的结构 包裹于所述玻璃管内。 进一步地，所述通过法拉第磁光效应和马吕斯定理计算得到磁场强度B，根据毕 奥-萨伐尔定理与所述磁场强度B推算得到所述待测导线的所述电流强度I，具体为： 根据法拉第磁光效应，当非偏振光入射到所述光纤电流传感器时，经过所述输入 偏振片变成线偏振光，线偏振光在所述由金薄膜包裹的磁光材料中传播时，在平行于光的 传播方向上输电导线施加一磁场，则光的偏振面将发生偏转，偏转角度θF与磁感应强度B和 光穿越所述由金薄膜包裹的磁光材料的长度d的乘积成正比： θF＝VBd         (1) 其中，比例系数V称为韦尔代常数，与介质性质及光波频率有关； 偏转角度θF根据所述输入光强I0和所述由金薄膜包裹的磁光材料所产生的受到磁 场作用的光强I1对比得到，根据马吕斯定理可知： I1＝I0·sin2θF     (2) 由毕奥-萨伐尔定理可知，对于无限长直导线，在距离导线的垂直距离r处，垂直于 导线的磁场强度为： 其中，μ0为真空中的磁导率，4π×10-7H/m；r为被测点距离所述待测导线轴心的距 离，单位m；I为被测电流的大小，单位A。 通过公式(2)推算得到θF，代入公式(1)中计算得到所述磁场B，再通过公式(3)计 算得到所述电流强度I。 进一步地，所述输入偏振片与所述输出偏振片互相垂直。 进一步地，所述由金薄膜包裹的磁光材料为超短长度的由金薄膜包裹的所述法拉 第波导或所述法拉第波导。 进一步地，所述探测器，还包括：前置放大电路和有源带通滤波； 所述前置放大电路，将光信号转换成电信号，并进行运算放大； 所述有源带通滤波，过滤掉所述电信号中的噪声，获得一个包含有磁场强度信息 的所述电信号。 进一步地，还包括：被测点距离所述待测导线轴心的距离r,为提前输入的常量。 进一步地，所述由金薄膜包裹的磁光材料为具有超高费尔德常数的磁光介质，具 体可以是表面覆盖Au薄膜的掺铽法拉第介质波导或光纤。 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 5 CN 111721993 A 说　明　书 3/7 页 (1)通过建立一种高灵敏的小型化电流检测系统，包括：光源，光纤电流传感器，探 测器，其中，所述光纤电流传感器由输入光导纤维、输入透镜、输入偏振片、由金薄膜包裹的 磁光材料、输出偏振片、输出透镜和输出光导纤维组成，所述由金薄膜包裹的磁光材料为包 括由金薄膜包裹的法拉第光纤和法拉第波导在内的任意一种形式；所述光源与所述光纤电 流传感器相连，所述光纤电流传感器与所述探测器相连；当测量所述待测高压输电导线上 的电流时，所述光源发出非偏振光，输入所述光纤电流传感器，经过光纤传输至所述探测 器，通过法拉第磁光效应和马吕斯定理计算得到磁场强度B，根据毕奥-萨伐尔定理与所述 磁场强度B推算得到待测导线的电流强度I。上述技术方案利用光纤或波导本身能消除激磁 电流影响的特点，采用采用包括由金薄膜包裹的法拉第光纤和法拉第波导在内的由金薄膜 包裹的磁光材料，利用光纤或波导固有特性消除外来电磁干扰，达到降低成本和减小体积 的目的。 (2)本发明通过在包括法拉第光纤和法拉第波导在内的磁光材料上包裹金薄膜， 包裹后磁光材料具有超高费尔德常数，在同样的电流下，将产生更大的磁场转偏角，测量输 电导线的电流时，具有超高的灵敏度，尤其适用于测量电流强度相对较弱的输电导线。 (3)本发明通过优选的采用输入偏振片与输出偏振片垂直的方案，测量时光纤电 流传感器的灵敏度更高，对磁场更加的敏感。 (4)本发明通过优选的采用超短长度的金薄膜包裹的法拉第光纤和法拉第波导， 可以将电流传感器集成为一个超小的小型传感器，挂在导线上，对光纤的压力小，影响更 小。 附图说明 图1为本发明一种小型化电流传感器的整体框架图； 图2为本发明的表面有Au薄膜包裹的法拉第波导的结构示意图； 图3为本发明的法拉第波导的结构示意图； 图4为本发明磁光效应原理图； 图5为本发明距离待测导线r处的磁感应示意图； 图6为法拉第波导无金薄膜时磁场强度B与偏转角θF之间关系示意图； 图7为法拉第波导无金薄膜时电流I与偏转角θF之间关系示意图； 图8为法拉第波导有金薄膜时磁场强度B与偏转角θF之间关系示意图； 图9为法拉第波导有金薄膜时电流I与偏转角θF之间关系示意图。