現代工業的高速發展，對電網的輸送和檢測提出了更高的要求，傳統的高壓大電流的測量手段將面臨嚴峻的考驗．隨著光纖技術和材料科學的發展而發展起來的光纖電流傳感系統，因具有很好的絕緣性和抗干擾能力，較高的測量精度，容易小型化，沒有潛在的爆炸危險等一系列優越性，而受到人們的廣泛重視．光纖電流傳感器的主要原理是利用磁光晶體的法拉弟效應．根據of=VBl，通過對法拉弟旋轉角0F的測量，可得到電流所產生的磁場強度，從而可以計算出電流大小．由于光纖具有抗電磁干擾能力強、絕緣性能好、信號衰減小的優點，因而在法拉弟電流傳感器研究中，一般均采用光纖作為傳輸介質，其工作原理如下圖：

光纖電流傳感器示意圖

激光束通過光纖，并經起偏器產生偏振光，經自聚焦透鏡人射到磁光晶體：在電流產生的外磁場作用下，偏振面旋轉θF角度；經過檢偏器、光纖，進人信號檢測系統，通過對θF的測量得到電流值．

當設置系統中兩偏振器透光主軸的夾角為45°，經過傳感系統后的出射光強為：

l=（Io/2）（1+sin2θF）

式中Io為入射光強．通過對出射光強的測量，就可以得出θF，從而可測出電流的大小．

詳解光纖電流傳感器原理

1、光纖電流傳感器原理

Tip：當線偏振光在介質中傳播時，若在平行于光的傳播方向上加一強磁場，則光振動方向將發生偏轉，偏轉角度ψ與磁感應強度B和光穿越介質的長度l的乘積成正比，即ψ=V*B*l，比例系數V稱為費爾德常數，與介質性質及光波頻率有關。偏轉方向取決于介質性質和磁場方向。上述現象稱為法拉第效應。1845年由M.法拉第發現。

01、光纖電流傳感器結構

圖示：光纖電流傳感器結構示意圖

光纖電流傳感器主要由傳感頭、輸送與接收光纖、電子回路等三部分組成（如圖所示）。傳感頭包含載流導體，繞于載流導體上的傳感光纖，以及起偏鏡、檢偏鏡等光學部件。電子回路則有光源、受光元件、信號處理電路等。從傳感頭有無電源的角度，可分為無源式和有源式兩類。

02、無源式光纖電流互感器（OFCT）

OFCT主要利用了法拉第磁光效應。即磁場不能對自然光產生直接作用，但在光學各向同性透明介質中，外加磁場H可使在介質中沿磁場方向傳播平面偏振光的偏振面發生旋轉。這種現象被稱為磁致旋光效應或法拉第效應。　　當一束線性偏振光通過置于磁場中的法拉第旋光材料時，若磁場方向與光的傳播方向相同，則光的偏振面將產生旋轉。旋轉角θ正比于磁場強度H沿偏振光通過材料路徑的線積分：

式中，V為磁光材料的Verder常數，旋轉角度θ與被測電流i成正比。利用檢偏器將旋轉角θ的變化，轉換為輸出光強度的變化，經光電變換及相應的信號處理，便可求得被測電流i，如圖所示。

圖示：光纖電流傳感器傳感頭

03、有源式光纖電流傳感器（HOCT）

這是一種基于傳統 互感器傳感原理，利用有源器件調制技術、以光纖為信號傳輸媒介，將高壓側轉換得到的光信號送到低壓側解調處理，并得到被測電流信號的新型傳感器。它既發揮了光纖系統的絕緣性能好、抗干擾能力強的優點明顯降低了大電流高壓互感器的體積、重量和制造成本，又利用了傳統互感器原理技術成熟的優勢，避免了純光學互感器光路復雜、穩定性差等技術難點。　　有源OFCT是通過一次采樣傳感器（空心線圈或小CT，電阻分流器） 將電流信號傳遞給發光元件而變成光信號，再由光纖傳遞到低電位側、變換成電信號以后輸出。高壓側電子器件供電方式有光供電、母線電流供電和太陽能電池供電等。目前應用最多的是采用空心線圈的有源式OFCT，其組成原理圖如圖所示。

圖示：有源式光纖電流傳感器構成原理圖

空心線圈的截面為矩形或圓形，其感應電動勢與線圈的尺寸、匝數以及一次電流有關，受外磁場和載流導體位置的影響小。因此，對空心線圈的輸出電壓積分即可還原為被測電流。