基于偏振态检测的全光纤电流传感器的研制

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1、劣妻未)户夕l硕士学位论文堙专基于偏振态检测的全光纤电流传感器All—·fiberopticcurrenttransducerbasedonSOPmeasurement作者：张荣芝导师：吴重庆北京交通大学2013年6月中图分类号：TP212学校代码：10004UDC：密级：公开11IIIIIIIIIIIIIIIIllllIIIY2428570北京交通大学硕士学位论文基于偏振态检测的全光纤电流传感器的研制All—-fiberopticcurrenttransducerbasedonSOPmeasurement作者姓名：张荣芝导师姓名

2、：吴重庆学号：10121936职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：光学工程研究方向：光通信网络与光信息处理北京交通大学2013年6月致谢本论文的工作是在我的导师吴重庆教授的悉心指导下完成的，吴老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来吴老师对我的关心和指导。在课题研究期间，光信息所的盛新志老师、王智老师、王健老师、刘岚岚老师、李政勇老师给了我大量的帮助，在此向各位老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间，尚超师兄、刘国栋师兄、冯震师兄、毛雅亚师姐对我论文中的实验研究工作给予了热情

3、帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外感谢毕重连、陈颖川、刘小华、李贤子、潘超男、牟来明、王甫、项红亮、易多、余向志、张淋、郑临夏同学为实验室营造了温馨和谐的气氛，让我能更好的投入科研工作，完成科研任务。另外也感谢我的父母与亲人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学、I匕。j匕塞童逼太堂亟±堂僮途塞虫毫摘要中文摘要中文摘要：光纤电流传感器是一种基于法拉第效应的集光纤传感技术、光电检测技术及信号处理技术多个学科于一体的新型的传感器。作为一种新型的电力检测设备，光纤电流传感器以其特有的优势，具有广阔的市场与应用前景。本文介绍了

4、光纤电流传感器的发展背景及研究现状，在详细分析了各种光纤电流传感器的方案原理及优缺点的基础上，提出了一种全新的基于偏振态检测的反射式全光纤电流传感器，不需要起偏器和检偏器来检测光强的变化，而是通过计算法拉第效应的密勒矩阵得到偏振态的演化规律。这也是本论文的创新点。本课题主要成果：推算法拉第效应密勒矩阵的形式；搭建了光纤电流传感器实验系统，并根据检测信号的特点设计了带宽为20kHz的光电检测电路；对检测电路进行了正弦模拟光信号的响应测试；校准检测系统，加载电流时记录斯托克斯矢量的变化，最后利用Matlab进行滤波及处理数据，分析误差

5、的来源等。关键词：光纤电流传感器，法拉第效应，偏振态检测分类号：TP212jE塞交通太堂亟±堂僮途塞△旦SI垦△g!ABSTRACTABSTRACT：OnthebasisofFaradayeffect，opticalfibercurrentsensorisanewtypeofsensorgatheringopticalfibersensingtechnology,photoelectricdetectiontechnologyandsignal—processingtechniques．Becauseofitsinherentad

6、vantages，opticalfibercurrentsensinghasbroadprospectofapplication．Inthispaperthebackgroundanddevelopmentofopticalfibercurrentsensorsareintroduced．Bycomparingtheadvantagesanddisadvantagesofseveralkindsofcommonopticalcurrentsensors，anewall—fibercurrentsensorbasedonSOPmea

7、surementisproposed。Comparingwithtraditionalfiber—opticcurrentsensors，ithastheadvantagesofnopolarizeranalyzertomeasurethevariationoflightintensitywhichuseMuellermatrixtodescribetheevolutionofpolarizationaimedatimprovingtheaccuracy．Thisisthemaininnovationofthepaper．Thea

8、chievementofthisresearchisasfollows：Thispaperdesignsthelightpathandelectroniccircuitofthesystem．Weusesineopticalsignaltoseet