具有温度补偿的FBG电流传感器研究.pdf

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1、12传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第6期具有温度补偿的FBG电流传感器研究田飞，周王民，程犁清，靳龙(西北工业大学理学院陕西省光信息技术重点实验室教育部空间应用物理与化学重点实验室，陕西西安710072)摘要:采用双光纤Bragg光栅(FBG)和2种不同的解调方法实现对基于电磁力的FBG电流传感的温度补偿，对2种解调方法进行比较�实验结果表明:采用光谱分析仪(OSA)进行波长解调，测量范围为0.35�2.5A，灵敏度为0.93nm/

2、A;采用滤波调谐进行光强解调，测量范围为0.30�0.70A，灵敏度可达到9.6nW/mA�关键词:光纤Bragg光栅;电磁力;调谐;交叉灵敏性中图分类号:TN253文献标识码:A文章编号:1000�9787(2012)06�0012�03Re�ea�c���FBGc���e���e���������e��e�a���ec���e��a����TIANFei，ZHOUWang-min，CHENGLi-qing，JINLong(S�aa���Ke�Lab��a�����fO���ca�I�f���a����Te

3、c�������，Ke�Lab��a�����fS�aceA����edP����c�a�dC�e������，M��������fEd�ca����，Sc�����fSc�e�ce，N�����e��e��P����ec���ca�U���e�����，X�’a�710072，C���a)Ab���ac�:TemperaturecompensationoffiberBragggrating(FBG)currentsensorbasedonelectromagneticforceisreali�ed，byad

4、optingdoubleFBGandtwodifferentdemodulationmethods，andtwokindsofdemodulationmethodsarecompared.Theexperimentalresultsshowthatwavelengthisdemodulatedbyopticalspectrumanaly�er(OSA)，measurementrangeis0.35�2.5A，sensitivityis0.93nm/A，andlightintensityisdemodulate

5、dbyfilteringtuning，measurementrangeis0.30�0.70A，sensitivitycanreachto9.6nW/mA.Ke����d�:fiberBragggrating(FBG);electromagneticforce;tuning;crossingsensitivity0引言1基本原理电流传感器是电力系统中的重要测量设备，广泛应用1.1光纤光栅的应变和温度特性于继电保护,电流测量以及电力分析中�随着现代工业的根据耦合模理论，在周期性的FBG中，反射光的中心［4］发展

6、，供电电流要求大幅度提高，传统的电磁式电流互感器波长由Bragg条件决定暴露出许多缺点:体积大,制造复杂,绝缘性差,成本高等��=2��，(1)Beff而光学电流传感器由于体积小,结构简单,绝缘性好,抗电式中�为FBG的中心波长，�为光纤纤芯的有效折射Bef［1，2］磁干扰等优点，已成为国内外学者研究的重点�率，�为光栅周期�当FBG受轴向应变和温度影响时，FBG［4］光纤Bragg光栅(fiberBragggrating，FBG)传感技术是的中心波长发生漂移，可表示为光纤传感技术中应用最为广泛的一种，和其他

7、光学传感器��=�(1-P)�+�(�+�)�T，(2)BB�B相比，FBG传感器有很多优点，如，全兼容于光纤,灵敏度式中P为光纤的有效弹光系数，�和�分别是光纤的热�［3］高,极好的波分复用能力等�王虎等人研究了基于电磁膨胀系数和热光系数�对于一般掺锗石英光纤:P=0.22，�-6-6力的FBG电流传感器，利用通电螺线管与永磁铁的排斥力�=0.55�10，�=8.6�10�设计了一种光纤光栅电流传感器，但是，并为解决传感中的1.2电磁力的计算应变�温度交叉灵敏性问题�本文以王虎的研究为基础对因实验室条件的限

8、制，实验中采用多匝数小电流密绕其应变�温度交叉灵敏性进行研究，采用双FBG和不同的螺线管来模拟单线圈大电流来进行测量�设空心螺线管长解调方式对温度进行补偿，最后对2种解调方法进行比较�度为2L，内,外半径分别为�1，�2，线圈匝数为N�收稿日期:2011�11�02第6期田飞，等:具有温度补偿的FBG电流传感器研究13实验中采用空心圆形永磁铁，内外半径为��，��，其可以看作成一个具有与圆形永磁铁外