全光纤电流互感器传感头的设计、制作及封装工艺

商用化的全光纤电流互感器(FOCT)的误差一般要求小于0.2%, 传感头是决定该类传感器测量准确度的关键因素。论述了FOCT的光路结构、工作原理及研制难点, 分析了传感头对FOCT性能的影响, 并对传感头的设计、制作及封装制作工艺进行了深入研究。通过选择合适的材料和工艺方法, 可避免各种负面效应对FOCT的不利影响, 获得具备优异的环境适应性、可靠性和稳定性的传感头, 试验结果表明, 通过该方法实际制作出的传感头提高了FOCT的性能, 使其满足了0.2 S级测量用电子式电流互感器的准确度要求。     

宽带光纤λ/4波片的温度特性

宽带光纤/4波片是一种特殊的变速旋转型双折射光纤。当其旋转速度由小到大逐渐增加时,可将输入的线偏振光转换为圆偏振光,同时具有理想的偏振变换带宽。结合全光纤电流互感器的光路模型,分析了宽带光纤/4波片的特性对互感器标度因数稳定性的影响。通过在邦加球上的轨迹,对宽带光纤波片快转端的本征态及两正交本征态间的耦合系数进行了实验研究,测量了其随温度的变化。实验结果表明,当波片转速变化曲线满足一定条件时,宽带光纤/4波片的温度效应对电流互感器标度因数稳定性的影响小于0.2%,远小于窄带光纤/4波片的影响。利用宽带光纤/4波片可有效提高光纤电流互感器系统的温度稳定性。     

光纤电流互感器λ/4波片温度特性及其影响研究

λ/4波片是通过截取适当长度的保偏光纤制作的,它的相位延迟会随温度的变化而改 变。利用这一特性,可以补偿由于λ/4波片相位延迟变化造成的互感器尺度因子变化,同时也可以测量光纤电流互感器传感头的温度,补偿维尔德(Verdet)常数的温度影响,提高光纤电流互感器的测量精度。     

基于开环检测系统的全光纤电流互感器研究

商用化的全光纤电流互感器（FOCT）的误差一般要求小于0.2%,信号处理方法是决定该类传感器测量准确度的关键因素。论述了全光纤电流互感器的光路结构、工作原理、技术优势和干涉信号特征,提出了一种基于数字开环的全光纤电流互感器检测系统以及实现方案,论述了其工作原理和特点,试验结果表明,该检测方法提高了全光纤电流互感器的性能,使其满足了0.2 级测量用电子式电流互感器的准确度要求, 对解决全光纤电流互感器的信号处理、测量准确度和测量灵敏度等问题具有较大的参考价值。     

新型电流互感器对计量误差影响研究

为了研究新型光纤电流互感器对计量可能造成的误差,分析了新型光纤电流互感器误差产生的几个因素,并针对这几个因素做了对新型光纤电流互感器的误差分析。通过对1 4波片以及Verdet常数温升实验,实验结果表明新型光纤电流互感器精度非常高,势必会成为新一代互感器的代替品。本文先从光纤电流互感器的基本原理说起,随后分析了影响光纤电流互感器性能参数的几个误差因素,并针对其中的一些误差因素提出了解决措施并做了实验加以验证。     

直流光纤电流互感器谐波测量误差机理及改善

研究了直流光纤电流互感器(DC FOCT)谐波测量误差的产生机理及性能改善方法,建立了互感器闭环信号检测系统和滑动平均输出滤波器的离散域数学模型,对互感器的频率响应特性进行了仿真分析。研究表明,闭环信号检测系统的前向增益和输出滤波器的阶数是影响谐波电流测量准确度的主要因素;在闭环稳定的前提下增大前向增益,同时降低输出滤波器的阶数,可有效减小谐波电流的测量误差。搭建了DC FOCT谐波电流测量误差测试平台,实验结果表明,在50~1200Hz范围内,样机测量误差不超过0.5%,带宽大于10kHz。     

1/4波片对全光纤电流传感器的影响与优化

1/4波片是全光纤电流传感器(AFOCT)最重要的光学器件之一,针对SLD宽谱光源产生的时间相干性问题,借助琼斯矩阵对光束的传播全过程进行了详细分析与计算,推导出探测器关于1/4波片参数的光强表达式。根据闭环电路工作原理得到了1/4波片参数对传感器信噪比和标度因数的影响规律,并通过实验验证。根据传感光纤的Verdet(维尔德)常数的温度特性,提出了1/4波片的优化设计。     

光纤通迅用1/4λ波片研制

1/4λ波片是光纤通讯中的关键元件之一,通过对1/4λ波片的设计与工艺的研究,在理论分析和工艺试验的基础上,优选晶体材料,精心设计波片光学几何尺寸,优化加工工艺,实现对波片厚度和光洁度的有效控制,研制出了光纤通信用性能合格的器件。     

一种新颖的1/4波片制作方法

光纤1/4波片是光纤电流传感系统中的关键器件,为此提出并实现了一种1/4波片制作方法。该方法将两段长度近似相等的高双折射光纤(HBF)以轴间夹角90°进行熔接,然后拉伸其中一段光纤使得它们的相位差为π/2,从而制成1/4波片。调节时,将正交熔接的光纤接入到3dB耦合器构成高双折射光纤环镜(Hi-Bi FLP),实时检测环镜的透过率以确定相位差。推导了检测系统的透过率公式,详细分析了调节过程中透过率曲线的变化规律,并根据透过率及透过率曲线的斜率来确定相位差。搭建了调节系统,验证了该方法的可行性。该方法具有准确度高、调节方便等优点。     

全光纤电流互感器技术综述

文章研究了全光纤电流互感器的结构,阐述了几种国际上主流的光学电流互感器的研究方向,比较分析了非干涉型电流互感器、Sagnac型电流互感器以及普遍采用的反射式结构电流互感器、新型反射式全光纤电流互感器结构的优缺点。对今后进一步进行全光纤电流互感器的实用化研究具有一定的意义。     

适于电缆线路故障判别的柔性光学电流互感器

提出适于集中式线缆故障区段判别的柔性全光纤光学电流互感器( FOCT)。采用反射式共光路互易结构,提高产品的测量精度、温度性能及抗振能力。提出基于非对称方波调制信号的闭环解调算法,提高系统的动态测量范围、温度性能及稳定性。设计了柔性传感光缆,及现场带电安装、调试及维护方案,提高了产品运用的灵活性,扩展了产品的运用领域,降低了产品安装及维护的成本。     

全光纤光学电流互感器研究进展

介绍了电子电流互感器的分类与全光纤型电流互感器的基本工作原理,回顾了近年来提出的对全光纤光学电流互感器中的线性双折射、韦尔代常数变化等问题的解决方案,以及有关磁致伸缩、光纤光栅等类型的光学电流传感器的研究进展。     

基于Sagnac干涉的光纤对冲床脉动电流计量技术的研究

基于Sagnac干涉原理的全光纤光电互感器具有响应特性好、精度高、安全性好的特性,是解决脉动电流测量的新技术之一。以J21-40T普通冲床为研究对象,应用光波的偏振性和法拉第磁光效应理论,探究了全光纤光电互感器测量冲床脉动电流的工作机理。通过对Sagnac调制技术的全面分析,设计了系统框图。借助测量数据,阐述了测量重复性、温度变化、1／4波片、Verdet常数误差。研究结果表明：这一技术可以普遍用于冲床脉动电流的准确测量,是一种有效的大电流计量技术。     

全光纤电流传感器温度补偿研究进展

对于全光纤电流传感器,如何进行温度补偿一直是国内外研究的难点和重点。进行合理的温度补偿也是将全光纤电流传感器推向实用的必要措施。先用实例和数据说明温度对全光纤电流传感器性能的影响,再在分析全光纤电流传感器结构和原理基础上,分别阐述了各因素受温度影响的机理并给出了最新的研究进展,最后从效果和实用化两方面分析了各种温度补偿方法的优劣,最终可以得出:单一控制某个因素对全光纤电流传感器性能的影响是不理想的,控制多个影响因子并在最终的输出端进行数据处理的方法能达到更理想的温度补偿效果,使全光纤电流传感器的输出更精确、更稳定。     

保偏延迟光纤环偏振串音对光纤电流互感器的影响

利用保偏延迟光纤环的偏振耦合模型,考虑幅值较大的互易性寄生波列,计算了光纤电流互感器(FOCS)光路系统的干涉光强,得到了互感器变比与延迟环偏振串音之间的理论关系,揭示了延迟环偏振串音的温度相关性对互感器变比的影响机理,并提出了抑制方法。为保证变温环境下互感器的变比误差在0.2%以内,延迟环的偏振串音应低于-30dB。实验结果表明:在绕制延迟环的过程中,降低绕环张力、减少胶的用量,采用低温度系数骨架可有效地改善互感器变比的温度稳定性,在-40℃!70℃范围内,互感器变比的变化量由0.63%降低至0.07%。该研究为光纤电流互感器中保偏延迟光纤环的设计和绕制工艺提供了理论指导。     

消除萨尼亚克光纤电流传感器振动干扰的光纤补偿环研究

与传统电磁式电流互感器相比,基于法拉第效应的光纤电流传感器有许多明显的优点,因而获得了广泛的研究。萨尼亚克(Sagnac)环形电流互感器是在干涉式光纤陀螺结构上发展起来的一种互感器结构。外界环境的振动因素是抑制Sagnac光纤电流互感器的最重要因素之一。为了消除振动对电流互感器测量结果的影响,给出了一种新型的光纤电流互感器免疫方案,其基本原理是增加外部闭环线圈来补偿所受振动影响。利用琼斯矩阵对此种光纤电流互感器结构进行了详细的理论分析。理论分析及实验结果均能证明此种方案可以完全消除电流互感器在实际环境中所受振动因素的不利影响。为高精度Sagnac干涉式光纤电流互感器的实现提供了可行的解决方法。     

全光纤电流互感器在禄高肇±500kV三端直流工程的应用

介绍了应用于禄高肇三端直流的全光纤电流互感器的配置、原理及运行中的问题,并对指出了全光纤电流互感器安装及运维中注意事项。     

降低空气孔参数微扰敏感性的多孔光纤宽带波片设计

为降低双折射多孔光纤偏振拍长的波长敏感性,制作宽带稳定的光纤偏振器件,提出一种包层空气孔呈矩形阵列分布的多孔光纤包层结构设计方案,在包层中引入具有不同双折射变化趋势的非对称性结构,采用全矢量波束传播法并考虑熔融石英的材料色散,计算分析了不同结构参数对偏振拍长稳定性的影响。研究结果表明,这种多孔光纤的包层结构降低了偏振拍长的波长敏感性,在1.26~1.60μm波长范围内,偏振拍长的相对变化率小于±4%,达到制作光纤波片的宽带稳定性能要求;同时,优化后包层结构的几何参数具有较大的误差容限,进一步降低了制作工艺的难度。     

用于全光纤电流传感器的扭转高双折射光纤设计

传感光纤中的残余线性双折射、温度和振动敏感性严重影响着Sagnac 式全光纤电流传感器的精度。设计了一种可用于全光纤电流传感器的扭转高双折射光纤,该光纤由两端变速率扭转部分和中间匀速率扭转部分组成。其中,变速扭转部分能实现线偏振光和圆偏振光之间的相互转化,具有/4 波片功能;匀速扭转部分,具有较小的光纤固有线性双折射和圆保偏功能,从而可更为精确地感应法拉第效应。将这种扭转高双折射光纤绕制成特殊结构传感光纤环, 解决了Sagnac 效应以及电流导体位置对全光纤电流传感器测量结果的影响。理论上建立了扭转高双折射光纤的耦合模方程,模拟了线偏振光入射该光纤时光波偏振状态演化情况。在此基础上设计一种新型的抗振型Sagnac 式电流传感器。     

菲涅尔反射替代反射镜在高双折射旋转光纤测试中的应用

高双折射旋转光纤是全光纤电流互感器中的一种关键材料.本文提出在评估高双折射旋转光纤的高低温性能时,使用光纤端面菲涅尔反射的方法替代在光纤端面镀膜加工反射镜,并通过实验对这一方法进行了验证.