基于ASE光源解調(diào)的光纖布拉格光柵電流傳感器的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的電流傳感大多數(shù)是利用電磁式電流互感原理來實現(xiàn)的。然而電流互感器存在的磁飽和、鐵磁諧振、頻帶窄、動態(tài)范圍小，有油易燃易爆等問題，這些問題一直制約著電流傳感器的發(fā)展。因此本文建立了一種基于超磁致伸縮材料利用自發(fā)放大輻射(簡稱ASE)光源解調(diào)的光纖布拉格光柵電流傳感系統(tǒng)，該電流傳感器具有諸多優(yōu)點，非常適合用于電流檢測。 文中首先對光纖布拉格光柵電流傳感系統(tǒng)做了一些基礎(chǔ)性的工作：對光纖布拉格光柵的結(jié)構(gòu)、制作工藝及光纖布拉格光柵傳感

2、原理進行了詳細的討論；對超磁致伸縮材料的工作原理進行了分析，建立了超磁致伸縮材料的磁滯模型及其參數(shù)提取的理論，并通過Matlab程序?qū)崿F(xiàn)了計算機仿真；對電流傳感系統(tǒng)的ASE光源解調(diào)系統(tǒng)進行了理論分析，并通過實驗測量出該系統(tǒng)的解調(diào)靈敏度為-4.0035×10<‘-3>V/uE。在此基礎(chǔ)上，建立了直流傳感、加偏磁的交流傳感和不加偏磁的交流傳感三種傳感系統(tǒng)。 直流電流傳感實驗中，利用了超磁致伸縮材料特性曲線上較線性的一段區(qū)域?qū)崿F(xiàn)電流檢

3、測，結(jié)果表明，在測量范圍內(nèi)終端輸出電壓與輸入電流成線性關(guān)系，傳感性能良好。 交流電流傳感實驗中，由于超磁致伸縮材料工作在非線性區(qū)域并伴有磁滯現(xiàn)象，數(shù)據(jù)處理中必須通過二次疇轉(zhuǎn)模型計算出磁化強度M和時間的關(guān)系，結(jié)合Jiles-Atherton模型和動態(tài)模型計算出恢復(fù)電流。實驗結(jié)果表明，無論是無偏磁系統(tǒng)還是有偏磁系統(tǒng)，恢復(fù)電流與輸入電流頻率都相同，幅值也基本一樣，誤差都控制在土0.6％以內(nèi)。恢復(fù)電流與輸入電流的波形也幾乎一致。