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。     

全光纤电流互感器λ/4波片制作工艺

根据全光纤电流互感器（FOCT）的光路结构及其工作原理,分析了/4波片的制作效果对FOCT的影响,研究了/4波片的制作工艺,得出了影响波片制作效果的主要因素。通过选择合适的材料和工艺方法,获得了性能优异的全光纤/4波片。试验结果表明:该方法制作的波片提高了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。     

基于偏振调制型全光纤电流互感器的研究

随着电力系统输电电压等级和传输容量的不断提高,传统的电磁式电流互感器暴露出诸多问题已难以满足当今社会的需要。本系统通过对光纤电流互感器的理论基础进行了深入的研究,并在此基础上建立了光纤电流互感器数学模型;根据模型设计了光纤电流互感器光路系统,并根据光路特点选择了相关器件;根据光路系统输出信号的特点,设计了激光器驱动电路和光纤电流互感器信号检测电路,对检测电路的性能进行了单独测试;最后,设计了光纤电流互感器准确度测试系统,并对所设计的光纤电流互感器系统进行了整体测试。测试结果表明,在相同的测试环境下,该光纤电流互感器的输出具有极好的线性,测试结果符合 IEC 0.2S 级。     

满足0.2级的光纤电流互感器信噪比分析

电流比值误差和相位误差是检验互感器的重要指标,噪声对其有较大影响.光纤电流互感器不同于传统电流互感器的重要特征之一即是存在较大噪声,在测量小电流时表现尤为显著,已经成为阻碍光纤电流互感器实用化进程的重要难题.分析了高斯白噪声背景下电流比值误差和电流相位误差的统计特征,研究了0.2S级下电流互感器数字输出信号信噪比所需满足的条件,探讨了电流互感器信噪比的计算方法以及影响信噪比的因素,并设计实验验证了理论分析的正确性.分析表明,为满足0.2S级光纤电流互感器信噪比需达到136,在额定电流以及数据更新率一定的情况下,仅有通过降低噪声以及增加敏感线圈缠绕圈数的方法可以提高系统信噪比.     

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。     

双光路全光纤电流互感器的研究

为了使光纤电流互感器具有快速、准确地测量出电流值的能力,本文在分析法拉第电磁感应效应的偏振调制型全光纤电流互感器的基础上引入双光路检测法,将光纤中输出的线偏振光分成振动方向相互垂直、传播方向成一定夹角的两束光。经光信号转换器转换成电信号后系统对其进行放大、滤波处理后得到无噪正弦波信号,结合TMS320F28335测试平台对输出的两路信号进行同步采集、解调,通过运算求出法拉第旋转角,并拟合法拉第旋角与参考电流值得出两者关系式,最终使测量系统能够在高压环境下快速、准确地测量电流值。由此可见,本系统适用于高压环境下对大电流进行检测。     

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。     

基于LTC1068光纤电流互感器的二次侧信号处理

介绍了基于法拉第效应的光纤电流互感器的基本原理,并利用开关电容滤波器LTC1068进行光纤电流互感器二次侧信号处理的设计方法。给出的测试结果表明,利用LTC1068进行二次侧信号的处理方法实用有效,完全满足测量要求。     

基于法拉第磁光理论的光学电子电压互感器

介绍了光学电子式电压互感器的技术现状，并分析了现有光学电子式电压互感器应用中的问题，提出了一种基于法拉第磁光原理的光学电子式电压互感器，互感器主回路采用电感分压原理，采用Ampere环路定律和磁光Daraday效应进行电流测量，通过检测布置在载流导体周围的光纤中传输的两束偏振光间形成的相位差大小，以间接地测量电流值，这个电流值与被测电压值之间是一个固定线性与微分的函数关系，合并单元通过对电流信号进行线性与离散微分获得一次回路在主回路电感上施加的对地电压值，并通过实验室测试的验证，证明这种利用电流测量原理实现电压测量的方式完全可以满足电 力系统对于电压互感器的要求。     

基于FPGA和LabVIEW的电流互感器校验仪

随着智能电网、数字化变电站的快速发展,对电流互感器及其校验的要求越来越高。本文介绍了一种基于FPGA技术和LabVIEW开发平台的电流互感器校验仪,采用差值测量、可编程增益放大、FPGA数字锁相倍频、Rocket IO传输核光纤通信,有效地减少了高频干扰、频率波动等因素的影响,保证了数据同步和数据精度。通过计算机对数据进行分析处理、显示和保存,实现了整个测量的全自动化。多次校验结果表明,该校验仪可适用于准确度小于0.2级的电流互感器。     

定点化PGC数字解调算法原理与应用

PGC数字解调系统中,随着采样率的提高和光纤阵列规模的增大,所要处理的数据量成倍增长,计算精度也有更严格的要求。传统数字信号处理系统的浮点处理能力较低,已经不能满足PGC数字解调系统的应用需求。提出了定点化的PGC数字解调算法,并应用于基于龙芯2E处理器的并行信号处理平台。实验证明,该方法在计算精度和处理能力上均满足PGC数字解调系统的应用需求。     

无人值守雷达信号光纤传输系统设计

为了减少无人职守雷达从控端设备数量,设计了基于数字回波信号传输的光纤通信系统.根据待传信号特点和系统需求,提出了无人值守雷达信号光纤传输系统总体方案,给出了光纤传输信道的具体设计方案.通过对误码率、传输距离、抖动等指标进行分析,表明传输系统满足雷达整机性能需求的误码率小于10~(-9),传输距离可达80 km以上,时钟信号抖动小于1 ns.

Abstract：

An optic fiber communication system based on remote transmitting digital return signals is designed for reducing the quality of the equipments in local controlled end of unattended radar. The radar signal transmission system and the optic fiber channel are demonstrated in accordance with the signal characteristics and system requirements. Transmitting distance, bite error rate and jitter characteristic are analyzed. The results show the transmitting distance is larger than 80 kin, bite error rate is less than 10~(-9) , and timing jitter is less than 1 ns, completely meeting the requirements of a radar system.     

一种高精度压电换能器导纳仪的研究

压电换能器的一致性检测需要导纳圆测量仪器.给出了基于高速模数转换器和ARM7控制器的数字式压电换能器导纳圆测量系统.用ARM7控制生成不同频率的正弦信号,用高速A/D转换器同时采集两路原始测量波形,用数字信号处理方法处理原始波形的相位差和幅度比,从而得到导纳圆.与模拟式导纳仪相比,基于ARM控制器的数字式压电换能器导纳仪消除了低频滤波器的影响,能有效测量低频区域.与基于采集卡的数字式导纳仪和4294A测量结果对比显示,基于ARM7的导纳仪测量精度有了一定的提高.     

CORDIC algorithm based digital detection technique applied in resonator fiber optic gyroscope

A digital detection technique based on the coordinate rotation digital computer (CORDIC) algorithm is proposed for a resonator fiber optic gyroscope (R-FOG). It makes the generation of modulation signal, synchronous demodulation and signal processing in R-FOG to be realized in a single field programmable gate array (FPGA). The frequency synthesis and synchronous detection techniques based on the CORDIC algorithm have been analyzed and designed firstly. The experimental results indicate that the precision of the detection circuit satisfies the requirements for the closed-loop feedback in R-FOG system. The frequency of the laser is locked to the resonance frequency of the fiber ring resonator stably and the open-loop gyro output signal is observed successfully. The dynamic range and the bias drift of the R-FOG are ±1.91 rad/s and 0.005 rad/s over 10 s, respectively.     

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。     

波长扫描干涉仪信号处理技术

提出了一种可用于绝对距离测量的光纤扫描干涉仪。基于数字信号处理技术,设计了一种算法,从而有效地提高了相位的分辨率、滤除噪声和干扰并克服了扫描过程中波长的随机晃动,可达到距离测量所要求的０．０５μｍ的精度和０．０１μｍ的分辨率     

基于FOCT的3×3光纤耦合器相位差测量

提出了一种基于全光纤电流传感器的33光纤耦合器相位差测量方法.根据萨格奈克干涉仪的原理得到电流传感器的预测响应与耦合器端口之间相位差及干涉对比度这两个参数的关系.通过比较光纤电流传感器的实际测量响应和不同组参数的预测响应之间的误差平方和建立目标函数,并利用优化算法获得使误差函数最小的一组光纤耦合器相位差和对比度参数.采用该方法对一商用33光纤耦合器进行了实验研究,实验结果与理论估计基本吻合.