Unidad de detección para sensor de corriente de fibra óptica de Sagnac.

Una unidad (13) de detección para un sensor de corriente de interferómetro de Sagnac,

comprendiendo la unidad (13) de detección:

una bobina (14) de detección compuesta por una fibra óptica (19) que está dispuesta en uso para transmitir un único estado de polarización elíptico y comprendiendo la bobina (14) de detección bucles primero y segundo (15, 16), estando los bucles primero y segundo (15, 16) interconectados de manera que la luz que se propaga en una dirección primera en el bucle primero (15) se propagará en una dirección opuesta segunda en el bucle segundo (16),

estando los bucles primero y segundo (15, 16) devanados con vueltas y áreas rodeadas que satisfacen la relación: N1xA1 ≥ N2XA2, donde N1 ≥ número de vueltas en el bucle primero, A1 ≥ área rodeada por el bucle primero, N2 ≥ número de vueltas en el bucle segundo y A2 ≥ área rodeada por el bucle segundo, y

un sop 15 orte que tiene porciones conductoras primera y segunda (11, 12) de corriente;

caracterizada porque las porciones conductoras primera y segunda (11, 12) de corriente están dispuestas de manera que el flujo de corriente estará efectivamente en direcciones opuestas a través de las porciones conductoras primera y segunda (11, 12), y porque los bucles interconectados primero y segundo (11, 12) están dispuestos para rodear las respectivas porciones conductoras primera y segunda (11, 12) de corriente.

Unidad de detección para sensor de corriente de fibra óptica de Sagnac Campo de la invención

La invención se refiere a una unidad de detección para uso en un sensor de corriente de fibra óptica de interferómetro de Sagnac y, en una realización alternativa, a un sensor de corriente que incorpora la unidad de detección.

Antecedentes de la invención

Son bien conocidos los sensores de corriente de fibra óptica de interferómetro de Sagnac de varios tipos. La patente de EE.UU. 5.677.622 concedida a la Universidad de Sydney como cesionario de lan G. Clarke divulga tal sensor de corriente y comprende una única bobina de detección de fibra óptica birrefringente (Hi-Bi) de un solo modo hilada que está en uso localizada sobre un conductor de corriente, típicamente una barra colectora de conducción de mucha corriente. Los haces luminosos de propagación opuesta se lanzan a la bobina por medio de un acoplador 3x3 y una medida de la magnitud de flujo de corriente se detecta como el cambio de fase entre los modos de polarización de los haces de luz propagados de manera opuesta.

La medida de corriente por los interferómetros de Sagnac conocidos es afectada negativamente por el movimiento rotacional de la bobina de detección sobre un normal al plano de la bobina y ha sido determinado por el inventor que una pequeño movimiento rotacional (creado, por ejemplo, por una vibración mecánica de 5Hz o 6Hz) puede producir un cambio de fase grande en los modos de polarización relativos a los producidos por un cambio en el campo magnético y, por consiguiente, la magnitud de corriente.

El documento WO /36425 A2 divulga un sensor interferométrico que tiene una fibra óptica que forma una trayectoria óptica de bucle de detección y un bucle segundo que es devanado en la dirección opuesta del bucle de sensor.

El documento WO 1/6332 A2 divulga un sensor de corriente de tipo Faraday que es menos susceptible a los efectos causados por la rotación, la aceleración, y la vibración de la bobina de sensor.

La presente invención en su forma primaria busca proporcionar una unidad de detección con un devanado de bobina de detección que facilita la anulación, o al menos la anulación parcial, de los efectos de movimiento rotacional; esto es, una bobina de detección que proporciona sensibilidad mínima al movimiento rotacional.

Sumario de la invención

La invención proporciona una unidad de detección para un sensor de corriente de interferómetro de Sagnac de acuerdo con la reivindicación 1. Ventajosas realizaciones son definidas por las reivindicaciones dependientes.

Las bobinas de detección de acuerdo con (varias) realizaciones descritas pueden ser devanadas opcionalmente con sus bucles inclinados uno hacia el otro (es decir, separados por un ángulo que no sea o 18 grados) pero, para una realización óptima, los bucles que forman las respectivas bobinas se disponen de manera deseable substancialmente en un plano común.

Así, la invención en una de sus realizaciones puede ser adicionalmente definida como que proporciona una unidad de detección para un sensor de corriente de interferómetro de Sagnac y que es conectable en circuito con una barra colectora de corriente. La unidad de detección comprende:

a) un soporte que tiene porciones conductoras primera y segunda que están dispuestas en uso para ser conectadas en serie con la barra colectora de corriente, y

b) una bobina de detección compuesta por fibra óptica que está dispuesta en uso para transmitir un único estado de polarización elíptico y que comprende bucles primero y segundo interconectados respectivamente rodeando las porciones conductoras primera y segunda, estando los bucles interconectados de manera que la propagación de luz en una dirección primera en el bucle primero se propagará en una dirección opuesta segunda en el bucle segundo.

La unidad de detección como se define en la reivindicación 1 tiene las porciones conductoras de corriente y los bucles de bobina de detección dispuestos y dispuestos de manera que, cuando la unidad de detección es conectada en circuito con una barra colectora de conducción de corriente, las dos porciones conductoras del conductor de corriente proporcionan efectivamente sensibilidad de corriente incrementada mientras la bobina de detección de doble bucle proporciona sensibilidad mínima al movimiento rotacional.

La unidad de detección puede estar incorporada en un sensor de corriente y, así, la invención puede ser definida todavía además como que proporciona un sensor de corriente de interferómetro de Sagnac que comprende: una unidad de detección como se define anteriormente, una fuente de luz, un acoplador que interconecta la fuente de luz y la bobina de detección y dispuesto para lanzar haces luminosos de propagación opuesta en la bobina de detección, y un detector para detectar el cambio de fase entre los modos de polarización de los haces luminosos de propagación opuesta.

El soporte en una realización de la unidad de detección puede comprender opclonalmente miembros conductores espaciados primero y segundo que son conectables en serie con la barra colectora y que están asegurados respectivamente a las porciones conductoras primera y segunda. También, las porciones conductoras primera y segunda pueden estar formadas como proyecciones (por ejemplo, proyecciones cilindricas solidas) de una porción de placa común del soporte y, en esta realización de la invención, la bobina de detección puede ser llevada entre los miembros conductores y la placa común. Pueden ser proporcionadas juntas aislantes entre vahos de los componentes de unidad de detección de manera que un circuito en serle se forma entre los miembros conductores primero y segundo a modo de una porción conductora (cilindrica) primera, la placa común, y la porción conductora (cilindrica) segunda. Así, cuando la unidad de detección es conectada a un circuito eléctrico activo, el flujo de corriente estará efectivamente en direcciones opuestas a través de las porciones conductoras primera y segunda.

La invención se comprenderá mejor a partir de la descripción relacionada con los dibujos siguientes de ejemplos Ilustrativos de una bobina de detección, incorporando las realizaciones Ilustrativas de una unidad de detección una forma de la bobina de detección y un sensor de corriente de interferómetro de Sagnac que incorpora la unidad de detección.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos:

la figura 1 muestra una representación esquemática del sensor de corriente,

la figura 2 muestra una representación esquemática de una forma de bobina de detección para el uso en el sensor de corriente,

la figura 3 muestra una representación esquemática de una segunda forma de bobina de detección en un sensor de

corriente,

la figura 4 muestra una representación esquemática de una tercera forma de bobina de detección para el uso en un sensor de corriente, y

la figura 5 muestra una vista en perspectiva en despiece ordenado de una unidad de detección que aloja una bobina de detección del tipo mostrado en la figura 2.

Descripción detallada de realizaciones ejemplares de la invención

Como se ilustra en la figura 1, el sensor de corriente comprende, en general, un procesador 1 en el que se generan, se reciben y se procesan señales ópticas para proporcionar una medida de flujo de corriente eléctrica detectada a través de un conductor 11/12 de dos partes, y una unidad 13 de detección. Una realización de la unidad 13 de detección ha de ser descrita con más detalle en referencia a la figura 5 pero, en un sentido general, comprende una bobina 14 de detección que tiene dos bucles interconectados 15 y 16 que incluyen las respectivas porciones conductoras 11 y 12. Los dos bucles 15 y 16 de la bobina 14 de detección están localizados substancialmente en un plano común, y las dos porciones conductoras 11 y 12, que tienen ejes paralelos espaciados, se extienden ortogonalmente a través de los respectivos bucles 15 y 16.

La bobina 14 de detección está conectada a una fuente óptica 17 y a un detector óptico 18 del procesador 1 por medio de una longitud de fibra óptica doble 19 de un solo modo y además por medio de una red multiplexora 2 y una acoplador óptico 3x3 21. Estos componentes 17 a 2 en vahas formas posibles son bien conocidos en el contexto de ¡nterferómetros de Sagnac, incluidos los sensores de corriente de fibra óptica de Sagnac, y, por lo tanto, no se describen aquí en detalle.

Sin embargo, la fuente óptica 17 es seleccionada deseablemente para comprender un diodo superluminiscente que es impulsado para proporcionar una salida en forma de una serie de impulsos ópticos a una... [Seguir leyendo]

1.- Una unidad (13) de detección para un sensor de corriente de interferómetro de Sagnac, comprendiendo la unidad

(13) de detección:

una bobina (14) de detección compuesta por una fibra óptica (19) que está dispuesta en uso para transmitir un único estado de polarización elíptico y comprendiendo la bobina (14) de detección bucles primero y segundo (15, 16), estando los bucles primero y segundo (15, 16) ¡nterconectados de manera que la luz que se propaga en una dirección primera en el bucle primero (15) se propagará en una dirección opuesta segunda en el bucle segundo (16),

estando los bucles primero y segundo (15, 16) devanados con vueltas y áreas rodeadas que satisfacen la relación: N-ixAi = N2XA2, donde Ni = número de vueltas en el bucle primero, Ai = área rodeada por el bucle primero, N2 = número de vueltas en el bucle segundo y A2 = área rodeada por el bucle segundo, y

un soporte que tiene porciones conductoras primera y segunda (11, 12) de corriente;

caracterizada porque las porciones conductoras primera y segunda (11, 12) de corriente están dispuestas de manera que el flujo de corriente estará efectivamente en direcciones opuestas a través de las porciones conductoras primera y segunda (11, 12), y porque los bucles interconectados primero y segundo (11, 12) están dispuestos para rodear las respectivas porciones conductoras primera y segunda (11, 12) de corriente.

2.- La unidad (13) de detección según la reivindicación 1, en la que los bucles primero y segundo (15, 16) de la bobina (14) de detección están formados substanclalmente con el mismo número de vueltas y para rodear substanclalmente áreas de Igual tamaño.

3.- La unidad (13) de detección según la reivindicación 1 ó 2, en la que los respectivos bucles (15, 16) de la bobina

(14) de detección están devanados sobre ejes paralelos separados espacialmente.

4.- La unidad (13) de detección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que los bucles primero y segundo (15, 16) de la bobina (14) de detección forman un devanado en forma de ocho con los respectivos bucles (15, 16) devanados sobre ejes paralelos separados espaclalmente.

- La unidad (13) de detección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que los respectivos bucles (15, 16) de la bobina (14) de detección se encuentran substancialmente en un plano común.

6 - La unidad (13) de detección de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, siendo la unidad (13) de detección conectable en circuito con una barra colectora, en la que las porciones conductoras primera y segunda (11, 12) del soporte están dispuestas en uso para estar conectadas en serie con la barra colectora de corriente.

7.- La unidad (13) de detección según la reivindicación 6, en la que el soporte comprende miembros conductores separados primero y segundo que son conectables en serie con la barra colectora de corriente y que respectivamente están asegurados a las porciones conductoras primera y segunda (11, 12).

8.- La unidad (13) de detección según la reivindicación 7, en la que las porciones conductoras primera y segunda (11, 12) se forman como proyecciones de una porción de placa común del soporte, y la bobina (14) de detección está portada entre los miembros conductores y la porción de placa común.

9.- La unidad (13) de detección según la reivindicación 8, en la que las juntas aislantes están localizadas entre los componente de unidad (13) de detección en los que un circuito en serie está formado entre los miembros conductores primero y segundo por medio de la porción conductora primera, la porción de placa común y la porción conductora segunda.

1.- Un sensor de corriente de interferómetro de Sagnac, que comprende:

una unidad (13) de detección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, una fuente (17) de luz,

un acoplador (21) que ¡nterconecta la fuente de luz y la bobina (14) de detección y dispuesto para lanzar haces luminosos de propagación opuesta en la bobina (14) de detección, y

un detector (18) para detectar el cambio de fase entre los modos de polarización de los haces luminosos de propagación opuesta.