【摘要】：全光纖電流傳感器是一種可應(yīng)用于電力等多個行業(yè)的用于測量電流的裝置,它的原理基于法拉第效應(yīng)和光纖技術(shù),其更安全、更輕便、無磁飽和,而且輸出為數(shù)字信號等特點(diǎn),與傳統(tǒng)的電磁式電流互感器相比,有著巨大的優(yōu)勢,是下一代智能電網(wǎng)的核心設(shè)備。本文從背景出發(fā),首先介紹了法拉第效應(yīng)的本質(zhì),闡述了基于光的偏振態(tài)以及旋光效應(yīng)的光纖電流傳感器原理,同時闡述了傳統(tǒng)窄帶波片的制作工藝?yán)щy。鑒于傳統(tǒng)波片的問題,引入了基于耦合模理論的新型寬帶波片,較傳統(tǒng)窄帶波片有對波長不敏感,受溫度影響小,生產(chǎn)重復(fù)性好等諸多優(yōu)勢。但新型波片由于其自身長度遠(yuǎn)長于傳統(tǒng)窄帶波片,且其自身也具有傳感效應(yīng),影響了傳感光纖的閉環(huán)結(jié)構(gòu),使得電流測量值受被測導(dǎo)體位置或者外部磁場的變化而產(chǎn)生微小的變化。在此背景下,本文提出了兩種不同的結(jié)構(gòu)來優(yōu)化傳感光纖環(huán)的抗干擾性能,在實(shí)際的使用中都取得了理想的效果。對于傳感光纖而言,最重要的性能是溫度特性,同時溫度特性也是光纖電流傳感器較傳統(tǒng)電磁式電流傳感器較為弱勢的方面,本文分析了不同的螺距對與傳感光纖的溫度特性的影響,也分析了光纖結(jié)構(gòu)對溫度特性的影響,并使用包括PANDA光纖、橢圓芯光纖、保偏微結(jié)構(gòu)光纖在內(nèi)的幾種光纖進(jìn)行了溫度特性實(shí)驗(yàn)做相關(guān)對比。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN253;TP212
【圖文】：

特種螺旋雙折射保橢圓光纖及其在電流傳感器中的應(yīng)用此我們希望在保證光纖偏振保持能力的前提下，得出結(jié)論， 的最小實(shí)用值接近 ，當(dāng)繼續(xù)減小在 的情況下，靈敏度 的值約為 0.8，對應(yīng)擇螺距 時，會優(yōu)先選擇接近 的值。的實(shí)驗(yàn)如圖 4.1 所示，(a)為 ，(b)為 偏振態(tài)在龐加萊球面上的投影在擾動之下并沒有螺距下可以看到在擾動下球面上的投影發(fā)生了變化普通光纖在同樣的條件下的輸出光的偏振態(tài)在球面S

特種螺旋雙折射保橢圓光纖及其在電流傳感器中的應(yīng)用(c)圖 4.3 傳感光纖的溫度特性(a) 螺距約等于兩倍原始拍長; (b) 螺距約等于原始拍長; (c) 螺距約等于 0.5 倍原始拍長perature characteristics of sensing fibers (a) pitch around 2 times original beat length (b) pitch around obeat length (c) pitch around half original beat length纖的結(jié)構(gòu)對溫度特性的影響

圖 5.1 基于特種電流傳感光纖的電流傳感器的不同應(yīng)用Fig.5.1 Different applications of FOCS based on special current sensing fiber基于特種傳感光纖的電流傳感器已經(jīng)開始應(yīng)用于各個行業(yè)，如圖 5.1 所示，(a)為在國家電網(wǎng)±800kV的直流換流站中的支柱式應(yīng)用，(b)為武漢高壓研究所的 GIS罐體上的柔性纏繞應(yīng)用，(c)為電解鋁行業(yè)的超大電流應(yīng)用。近年來光纖電流傳感器的研究取得了可喜的進(jìn)展，但巨大的市場依然充滿挑戰(zhàn)，在使電流傳感器實(shí)用化、產(chǎn)品化之后，仍需要投入大量的精力提高產(chǎn)量及成品率，以及研發(fā)更多的形態(tài)以應(yīng)用到更多的行業(yè)和領(lǐng)域中去，光纖的輕便、安全定會在各行各業(yè)大放異彩。

【參考文獻(xiàn)】

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1 王政平,康崇,張雪原,鄭志勝,林火養(yǎng),曾v炑

本文編號：2744675