一种块状材料型光纤电流传感器的研究.pdf

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1、42传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第2期一种块状材料型光纤电流传感器的研究胡杨,刘永智,欧中华(1.中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900;2.电子科技大学光电信息学院。四川成都610054)摘要:针对高压大电流的检测,研制了一种块状材料型光纤电流传感器。对传感器的光路与电路结构做出了设计,建立了传感器的数学模型,并指出了影响传感器性能的关键因素。使用传感器进行了电流检测实验,实验表明:该传感器能实现3OkV条件下3OkA连续或脉冲电流的测量,为高

2、压大电流的检测提供了一种有效方法。关键词:光纤电流传感器;法拉第效应;磁光玻璃;连续电流;脉冲电流中图分类号:TM452.94文献标识码:A文章编号:1000-9787(2010)02-0042--03Studyoncuboidmaterialfiber-opticcurrentsensorHUYang,LIUYong—zhi。OUZhong.hua。,(1.InstituteofFluidPhysics,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China;2.SchoolofOpto

3、electronicInformation,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu610054,China)Abstract:Aimedathighvoltagecurrentmeasuring,acuboidalmaterialfiber—opticcurrentsensorisdeveloped.Theopticalpathofsensorheadandcircuitstructurearedesigned,themathematicmodelofthesens

4、orisestablishedandtheimportantfactorswhichaffectthesensorperformanceareindicated.Thesensorisusedforhighcurentmeasuring,experimentalresultsshowthatthecuboidalmaterialfiber—opticcurrentsensorcanmeasurethecontinuousorpulsecurrentof30kAwiththevoltageat30kV,andaneffectivemethod

5、isofferedforhighvohagecurentmeasuring.Keywords:fiber—opticcurentsensor;Faradayeffect;magneto—opticglass;continuouscurent;pulsecurrent0引言day)效应,线偏振光通过法拉第磁光玻璃时,在平行于通光随着电力工业的发展,以电磁感应原理为基础的传统电方向磁场的作用下,光偏振面发生旋转,旋转角0与沿通光流互感器在高压大电流的检测中,面临绝缘困难、频响差、体方向的磁场强度日和光通过磁光玻璃的路程成正比,计积大、制造成本和

6、维护费用高等诸多的问题J。自20世纪算公式为7O年代,RogersAJ首先提出光学电流传感器的想法以:Jf.df0来J,光纤电流传感技术不断发展,与传统电流互感器式中为磁光玻璃的维尔德(verdet)常数;H为通光路径相比,光纤电流传感器具有绝缘性能好、抗电磁干扰、体积方向的磁场强度;为磁光玻璃中的光程。小、频带宽等诸多的优点,为高压环境下大电流检测提供了一种廉价高效的手段。本文介绍的块状材料型光纤电流传根据这一原理设计的光纤电流传感系统主要由激光感器是以块状磁光玻璃作为敏感元件,以光纤作为传输介器、传感头、传光光纤,探测器与信号处理电路等

7、部分组成。将探头固定在通电导线旁,当电流,流过时在传感头位置质,通过检测注入激光光功率的变化,间接达到电流检测的目的。这种传感器结构简单、成本低、测量动态范围大,实验产生对应的磁场日,注入到传感头的线偏光在磁场作用下结果表明:该传感器能实现30kA范围内脉冲或连续高压大偏振面发生旋转0,引起光功率P的改变,经由光电探测器电流的检测,稍作改动便能实现更高电流的检测。与信号处理电路后,光功率P转换成对应的电压信号,由1检测原理与系统设计此反推,便能建立起输出电压与被测电流的关系。系统原光纤电流传感器的工作原理主要利用了法拉第(Fara一理框图如

8、图1所示。收稿日期:2009--07-09第2期胡杨,等:一种块状材料型光纤电流传感器的研究43,H—·0一一P一一两部分,其中,交流分量sin20中包含了被测对象的调二\制信息

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