全光纖電流傳感器溫度穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、全光纖電流傳感器(AFOCS)是一種基于法拉第效應(yīng)的新型電流檢測裝置。相比傳統(tǒng)的電磁式電流互感器,全光纖電流傳感器擺脫了厚重的鐵芯和原副線圈繞組,采用了全光纖的傳感單元,具有體積小、絕緣結(jié)構(gòu)簡單、無磁飽和等先天優(yōu)勢,而且純數(shù)字輸出,是我國下一代智能電網(wǎng)的核心一次設(shè)備。
　　本文首先介紹了全光纖電流傳感器的基本原理和幾種主要的實現(xiàn)方案,比較了各種實現(xiàn)方案的優(yōu)缺點,最后確立了線型反射式的結(jié)構(gòu)方案,然后就信號的調(diào)制解調(diào)方案進行了詳細分析

2、,將數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺的調(diào)制解調(diào)方案—四態(tài)方波調(diào)制法移植到全光纖電流傳感器中,通過測試達到了預(yù)期的效果。
　　雖然全光纖電流傳感器采用了全新的電流檢測原理,彌補了傳統(tǒng)電磁式電流互感器的很多不足,但是新的問題也隨之引入,主要表現(xiàn)在:由于線性雙折射的存在,當(dāng)電流比較小時,全光纖電流傳感器的檢測靈敏度很低,特別容易受到外界環(huán)境和系統(tǒng)內(nèi)噪聲的影響,導(dǎo)致輸出誤差比較大。
　　全光纖電流傳感器的傳感單元主要安裝在高壓輸電線路上,一年四季、

3、晝夜之間溫差很大,并伴有一定頻率的震動,工作環(huán)境非常惡劣,而傳感光纖中的線性雙折射和光纖verdet常數(shù)都會因溫度而發(fā)生變化,影響全光纖電流傳感器的輸出穩(wěn)定性,因此本文主要就線性雙折射的抑制和verdet常數(shù)的溫度補償兩方面進行研究并提出相應(yīng)的解決方案。
　　(1)線性雙折射的抑制:通過光纖光路的參數(shù)優(yōu)化可以達到抑制線性雙折射的目的,比如方位角優(yōu)化方法,但這一方法并不完善,忽略了傳感光纖中的旋光角因素,本文在對旋光角加以研究之后,

4、提出了旋光角的優(yōu)化方法,并對之前的方位角優(yōu)化理論進行了修正,仿真結(jié)果表明,方位角與旋光角的優(yōu)化相互影響很小,可以獨立進行,二者的結(jié)合使用可有效抑制線性雙折射的干擾,從而提高全光纖電流傳感器的溫度穩(wěn)定性。
　　(2)Verdet常數(shù)的溫度補償:Verdet常數(shù)是決定法拉第磁光效應(yīng)強弱的參數(shù)之一,不僅與光學(xué)材料有關(guān),還受溫度和光波長的影響。全光纖電流傳感器的工作溫度范圍可達-40~+60攝氏度,因此必須予以補償。通過研究光纖1/4波片