量子互感器自矫正测量方法与流程

本技术涉及电磁场测量，尤其涉及一种量子互感器自矫正测量方法。

背景技术：

1、随着电力系统、精密电子设备及新能源装备的发展，对电流及磁场测量的精度、稳定性和抗干扰能力提出了更高要求。传统电磁式互感器在复杂电磁环境中容易受到温度漂移、机械应力、安装误差及外部杂散磁场等因素影响，长期运行过程中易产生测量偏差，难以满足高精度、连续化测量场景的应用需求。量子互感器利用量子磁敏单元对外部磁场进行响应，并可通过扫频激励和光响应信号采集获得共振谱线数据，从而根据共振谱线变化反映被测磁场信息。该类测量方式具有灵敏度高、结构可小型化等特点，在电流测量和磁场测量领域具有应用潜力。然而，在实际安装、运输和运行过程中，量子互感器探头与被测磁场方向难以长期保持预设对准状态，探头姿态容易因机械振动、热漂移或结构应力释放而发生偏移。当探头姿态发生偏移时，共振谱线中的波谷位置和分裂状态会随之变化，导致基于谱线数据得到的磁场投影信息出现方向不确定或姿态关联误差。现有技术通常依赖人工标定、结构加固或单一频点跟踪方式维持测量状态，难以及时根据谱线分裂特征确定磁场投影方向，也难以进一步结合敏感轴向空间关系解算探头姿态偏差，导致量子互感器测量的稳定性欠佳。因此，如何提升量子互感器测量的稳定性成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供了一种量子互感器自矫正测量方法，旨在解决如何提升量子互感器测量的稳定性的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提供了一种量子互感器自矫正测量方法，所述方法包括以下步骤：

3、对量子互感器探头进行扫频激励，并采集所述量子互感器探头对应的光响应信号，得到共振谱线数据；

4、对所述共振谱线数据进行特征识别，得到谱线分裂表征数据，并基于所述谱线分裂表征数据确定磁场投影数据；

5、基于预设扰动磁场对所述磁场投影数据进行方向判定处理，得到带方向的磁场投影数据；

6、基于所述带方向的磁场投影数据和预设轴向空间关系进行姿态解算，得到探头姿态偏差数据；

7、基于所述探头姿态偏差数据生成补偿控制数据，并根据所述补偿控制数据对所述量子互感器探头和/或补偿磁场进行调节，以基于调节后的共振谱线数据确定测量状态。

8、在一实施例中，所述对量子互感器探头进行扫频激励，并采集所述量子互感器探头对应的光响应信号，得到共振谱线数据的步骤，包括：

9、基于预设扫频控制参数，控制微波激励单元对所述量子互感器探头中的量子磁敏单元进行扫频激励，并同步控制光激发单元对所述量子磁敏单元进行光学激发；

10、采集所述量子磁敏单元在所述扫频激励和所述光学激发共同作用下产生的光响应信号，并对所述光响应信号进行光电转换和信号采集处理，得到频率关联响应数据；

11、基于所述频率关联响应数据，确定不同激励频率对应的光响应变化关系，并根据所述光响应变化关系生成所述量子互感器探头对应的共振谱线数据。

12、在一实施例中，所述对所述共振谱线数据进行特征识别，得到谱线分裂表征数据，并基于所述谱线分裂表征数据确定磁场投影数据的步骤，包括：

13、对所述共振谱线数据进行波谷检索和位置标定处理，得到与所述共振谱线数据对应的候选波谷数据；

14、基于预设敏感轴向对应关系，对所述候选波谷数据进行成组匹配和间隔解析处理，得到表征各敏感轴向谱线分裂状态的谱线分裂表征数据；

15、基于所述谱线分裂表征数据和预设磁场投影转换关系，确定被测磁场在各敏感轴向上的投影分量，得到所述磁场投影数据。

16、在一实施例中，所述基于预设扰动磁场对所述磁场投影数据进行方向判定处理，得到带方向的磁场投影数据的步骤，包括：

17、基于预设扰动控制参数，控制补偿磁场发生单元向所述量子互感器探头施加预设扰动磁场，并在施加所述预设扰动磁场后采集对应的扰动后共振谱线数据；

18、对所述扰动后共振谱线数据进行特征识别，得到扰动后谱线分裂表征数据，并将所述扰动后谱线分裂表征数据与施加所述预设扰动磁场前的谱线分裂表征数据进行变化比对，得到分裂变化表征数据；

19、基于所述分裂变化表征数据确定所述磁场投影数据中各投影分量对应的方向属性，并根据所述方向属性对所述磁场投影数据进行标记处理，得到带方向的磁场投影数据。

20、在一实施例中，所述基于所述带方向的磁场投影数据和预设轴向空间关系进行姿态解算，得到探头姿态偏差数据的步骤，包括：

21、基于所述预设轴向空间关系，对所述带方向的磁场投影数据中各投影分量与对应敏感轴向进行关联匹配，得到轴向投影约束数据；

22、基于所述轴向投影约束数据进行矢量重构和方向解析处理，得到所述量子互感器探头对应的当前姿态表征数据；

23、将所述当前姿态表征数据与预设目标姿态表征数据进行偏差解析，确定所述量子互感器探头相对于目标工作姿态的偏离状态，得到所述探头姿态偏差数据。

24、在一实施例中，所述基于所述探头姿态偏差数据生成补偿控制数据，并根据所述补偿控制数据对所述量子互感器探头和/或补偿磁场进行调节，以基于调节后的共振谱线数据确定测量状态的步骤，包括：

25、基于所述探头姿态偏差数据进行偏差类型解析，确定与所述探头姿态偏差数据对应的补偿方式，并根据所述补偿方式生成补偿控制数据；

26、基于所述补偿控制数据控制机械姿态调整机构对所述量子互感器探头进行姿态调节，和/或控制补偿磁场发生单元产生补偿磁场，得到调节后的量子互感器探头；

27、对所述调节后的量子互感器探头进行扫频复核，得到调节后的共振谱线数据，并基于所述调节后的共振谱线数据确定所述量子互感器的测量状态。

28、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种量子互感器自矫正测量装置，所述量子互感器自矫正测量装置包括：

29、扫频激励模块，用于对量子互感器探头进行扫频激励，并采集所述量子互感器探头对应的光响应信号，得到共振谱线数据；

30、特征识别模块，用于对所述共振谱线数据进行特征识别，得到谱线分裂表征数据，并基于所述谱线分裂表征数据确定磁场投影数据；

31、方向判定模块，用于基于预设扰动磁场对所述磁场投影数据进行方向判定处理，得到带方向的磁场投影数据；

32、姿态解算模块，用于基于所述带方向的磁场投影数据和预设轴向空间关系进行姿态解算，得到探头姿态偏差数据；

33、目标模块，用于基于所述探头姿态偏差数据生成补偿控制数据，并根据所述补偿控制数据对所述量子互感器探头和/或补偿磁场进行调节，以基于调节后的共振谱线数据确定测量状态。

34、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种量子互感器自矫正测量设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的量子互感器自矫正测量程序，所述量子互感器自矫正测量程序配置为实现如上文所述的量子互感器自矫正测量方法的步骤。

35、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有量子互感器自矫正测量程序，所述量子互感器自矫正测量程序被处理器执行时实现如上文所述的量子互感器自矫正测量方法的步骤。

36、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的量子互感器自矫正测量方法的步骤。

37、本技术通过对量子互感器探头进行扫频激励，并采集量子互感器探头对应的光响应信号，得到共振谱线数据；对共振谱线数据进行特征识别，得到谱线分裂表征数据，并基于谱线分裂表征数据确定磁场投影数据；基于预设扰动磁场对磁场投影数据进行方向判定处理，得到带方向的磁场投影数据；基于带方向的磁场投影数据和预设轴向空间关系进行姿态解算，得到探头姿态偏差数据；基于探头姿态偏差数据生成补偿控制数据，并根据补偿控制数据对量子互感器探头和/或补偿磁场进行调节，以基于调节后的共振谱线数据确定测量状态。本技术通过对量子互感器探头进行扫频激励并采集光响应信号，获得能够反映探头当前响应状态的共振谱线数据，再通过对共振谱线数据进行特征识别，将谱线分裂状态转换为磁场投影数据；进一步利用预设扰动磁场对磁场投影数据进行方向判定，得到带方向的磁场投影数据，并结合预设轴向空间关系解算探头姿态偏差数据，使谱线变化、磁场投影和探头姿态偏差之间形成关联；在此基础上，根据探头姿态偏差数据生成补偿控制数据，并对量子互感器探头和/或补偿磁场进行调节，再基于调节后的共振谱线数据确定测量状态，降低了探头姿态偏差对测量状态的影响，从而提升量子互感器测量的稳定性。