全光纤电流互感器传感机理建模分析

发布时间：2017-06-07 20:18

  本文关键词：全光纤电流互感器传感机理建模分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：该文针对全光纤电流互感器测量精度受各种内外部因素影响的问题,建立全光纤电流互感器微元传感单元的分布参数模型,从本质上解释传感单元中线性双折射的产生机理,即极化率张量对角元不相等的作用结果;并结合光电转化的数学模型得到全光纤电流互感器的开环机理,提出提高全光纤电流互感器(fiber-optical current transformer,FOCT)测量精度的方法:采用新型传感材料或新型传感头结构及引入反馈信号构建闭环结构。采用COMSOL有限元数值分析方法,实现光场和磁场的耦合。分析双折射、被测电流、纤芯折射率、光纤的弯曲半径对测量结果的影响。研究表明,线性双折射是由传感材料的折射率变化引起,会降低测量灵敏度;同一双折射,在不同的外界条件(如被测电流)下,对测量结果的影响不同;对于不同的纤芯折射率,折射率越小,传输相同距离后,旋转角越大;微元传感单元中由弯曲半径引起的线性双折射较小,通常可采用分段补偿法,得到理想的Faraday旋转角;最后通过仿真分析与现有经典公式的比较,验证分布参数模型的有效性,为后续FOCT传感单元中的光场、磁场、温度场、应力场等复杂的多物理场耦合提供模型基础。
【作者单位】： 华北电力大学电气与电子工程学院;
【关键词】： 全光纤电流互感器 法拉第效应 分布参数模型 双折射 开环结构 有限元法
【基金】：国家自然科学基金项目(51277066)~~
【分类号】：TM452
【正文快照】： 0引言全光纤电流互感器(fiber-optical currenttransformer,FOCT)作为一种新型的测量装置,具有体积小、重量轻、绝缘结构简单、测量动态范围大、精度高[1]、抗电磁干扰能力强等优点,而且无磁饱和及铁磁谐振及二次开路等问题[2]。在电力系统、铁路系统、电解工业等领域[3-5]里

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