全光纤电流互感器：新型调制解调与闭环检测技术

全光纤电流互感器是一种基于光纤技术的电流测量设备，其主要优势在于高精度、低损耗和抗电磁干扰。在本文的研究中，作者提出了一种全新的调制解调方案，旨在提升全光纤电流互感器的性能和实用性。 首先，该方案的核心是采用归零方波调制相位调制器。归零方波调制是一种特殊的调制方式，它在每个周期内都包含零点，这种特性使得信号的解析更加清晰，有利于后续的解调过程。在该系统中，归零方波被用来控制相位调制器，从而改变通过光纤传输的光信号的相位，以此来反映电流的变化。 其次，正弦波信号被用作本振信号实现模拟相干解调。模拟相干解调是一种利用参考信号（即本振信号）与调制后的信号进行相位比较的解调方法。正弦波因其稳定性和易获取性，成为理想的本振信号选择。通过比较调制后光信号的相位与正弦波本振信号的相位，可以精确地提取出电流信息。 接下来，数字信号处理技术在该方案中扮演了重要角色。采样信号经过有限脉冲响应滤波和滑动平均滤波两种数字滤波方法进行处理。有限脉冲响应滤波器能够有效地去除噪声，提高信噪比；滑动平均滤波则有助于平滑信号，减少测量中的波动，从而提供更稳定的电流读数。这两种滤波技术的结合，确保了测量结果的准确性和稳定性。 最后，通过阶梯波反馈补偿和电流闭环检测，实现了对大电流的精确闭环控制。闭环检测意味着系统能够实时监测和调整电流，以保持期望的电流值。在实验中，当额定电流为1000 A时，系统在室温条件下达到了IEC 60044-8:2002标准的0.2级精度，这意味着其误差极小，具备良好的实用价值。 这项研究提出的全光纤电流互感器新型调制解调方案，通过归零方波调制、模拟相干解调、数字信号处理以及闭环检测等技术手段，提高了电流测量的精度和可靠性。这一成果不仅在电力系统监控、能源管理等领域具有潜在的应用前景，也为光纤光学技术在电流测量领域的进一步发展提供了新的思路。