基于M-Z干涉仪的光纤电流传感器应用研究

介绍了M-Z(Mach-Zehnder)干涉仪原理,分析了磁致伸缩材料的性质,提出了在正方形磁致伸缩材料上粘贴光纤的正交结构,构成了双臂对称型的M-Z干涉仪,使基于磁致伸缩材料的光纤电流传感器得到了温度补偿,消除了磁致伸缩材料热膨胀带来的测量影响.传感头在环境温度为5～65℃时,测量误差为0.8%,表明了该结构能达到温度补偿的效果.     

基于超磁致伸缩材料的FBG电流传感器温度特性研究

针对基于超磁致伸缩材料的FBG电流传感器,分析了温度对传感头各个部分和整个传感头的影响,通过试验研究了FBG、Fe—Ga超磁致伸缩棒以及传感头三个部分的温度特性。结果表明,FBG的温度特性为线性,Fe—Ga超磁致伸缩棒以及传感头的温度特性整体为非线性,Fe—Ga超磁致伸缩棒的温度响应大于FBG的温度响应,传感头的温度特性主要取决于Fe—Ga超磁致伸缩棒的温度特性。在26℃到60℃范围内,根据传感头的温度特性,可采取分段补偿的方法消除温度影响,将温度特性分为线性区和非线性区两个范围,分别得到了传感头温度特性拟合方程。     

一种改进的双光纤光栅大电流传感器

超磁致伸缩材料(Tb0.30Dy0.70Fe1.95)在不同方向具有不同的磁致伸缩效应,在此基础上,提出了一种改进的基于超磁致伸缩材料的双光纤Bragg光栅(FBG)大电流传感器结构.通过检测2个Bragg光栅的波长漂移差得到被测电流.消除了超磁致伸缩材料的温度影响,解决了FBG的温度-应变交叉敏感问题,同时,增大了FBG的应变,提高了传感器精度.试验结果表明:在-10～60℃的温度变化范围内,该传感器2个Bragg波长差与电流变化具有较好的线性度,不受温度变化的影响.传感器的电流灵敏度为5.78×10-4nm/A,与理论值的相对误差为2.89%.理论与试验结果符合较好,表明该传感器结构是可行的.     

一种ASE光源的性能优化方法

为了提高光源的各项性能,设计了一系列实验,用以验证掺铒光纤长度及泵浦源功率对光源性能的影响。采用实验的方法,分析了常温情况下,由不同长度掺铒光纤的变化所导致的ASE光源输出光的光功率、中心波长及谱宽变化,得到了在不同泵浦源功率时,掺铒光纤长度的变化对整机性能的影响,以及出光光功率和谱宽变化的实验曲线,从中发现在光纤长度为22 m时,光源工作性能最佳。这对ASE光源的器件选择及系统优化具有参考价值。实验结果表明,掺铒光纤长度对1 550 nm单通后向出光ASE光源的光源输出功率和谱宽性能均有影响。     

基于神经网络的光纤光栅电流传感器的温度补偿

分析了光纤光栅电流传感器的温度特性,表明传感器的输出受环境温度的影响大且很难消除。利用神经网络具有可以逼近任意非线性函数的特点,提出了用人工神经网络对光纤光栅电流传感器进行温度补偿的方法,实现传感器输出特性的非线性校正。通过Matlab语言编程仿真实验表明,该方法可以有效地消除温度的影响。     

温度不敏感光纤光栅大电流传感器

为了实现高压传输电线上电流的测量,设计了一种基于超磁致伸缩材料的温度不敏感光纤光栅大电流传感器。该电流传感器具备温度补偿的特点,避免了超磁致伸缩材料热胀冷缩对传感器的影响,消除了光纤光栅的温度-应变交叉敏感问题,同时增大了光纤光栅的应变,提高了测量精度。实验结果表明,在-10～70°C的温度变化范围内,补偿后光纤光栅的温度系数约为4.38×10-4nm/°C,约为补偿前的1/23。传感器的布拉格波长漂移与电流变化具有较好的线性度,温度变化影响很小。螺线管电流灵敏度为1.9127nm/A,与理论值的相对误差为0.26%。理论与实验结果符合较好,表明该传感器结构是可行的。