全光纤电流互感器测量精度优化方法的研究

发布时间：2017-06-27 19:04

  本文关键词：全光纤电流互感器测量精度优化方法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铝电解行业属于高耗能产业,降低铝电解生产过程中的电能消耗对企业发展具有重大的现实意义。相关研究表明,通过准确测量阳极导杆的电流分布情况可以预测铝电解槽的阳极效应,以便及时采取措施防止阳极效应的发生,从而达到节能降耗、提高生产效率的目的。本课题以此为工程研究背景,将全光纤电流互感器技术应用到铝电解槽阳极导杆电流的测量中,分析了影响全光纤电流互感器测量精度的主要因素,提出了具体的优化方法,并对所提出的优化方法的有效性进行了验证。针对环境温度对全光纤电流互感器测量精度的影响,分别提出了在原系统中增加温度传感器和通过合理选择1/4波片相位延迟初始值实现测量精度优化的方法,建立了相应的仿真测试系统,对两种方法的有效性进行了仿真验证；针对线性双折射对全光纤电流互感器测量精度的影响,分析了圆双折射对线性双折射的抑制作用,确立了将传感光纤绕制成螺旋状引入圆双折射的方法,通过优化计算得到了引入圆双折射的最佳值,并根据该值建立了螺旋状传感环的各个几何参数之间的关系；针对载流导体偏心对全光纤电流互感器测量精度的影响,分析了载流导体偏心距离与电流测量值相对误差之间的关系,并结合铝电解槽阳极导杆的结构特点,提出了一种可开合且中心可定位的传感环结构。本文在详尽的理论分析的基础上,提出了不同的全光纤电流互感器测量精度优化方法,这对于全光纤电流互感器的相关研究有一定的指导意义。
【关键词】：全光纤电流互感器 环境温度 线性双折射 载流导体偏心 测量精度优化
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM452
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景和意义9
• 1.2 铝电解槽阳极导杆电流测量现状和发展趋势9-10
• 1.3 全光纤电流互感器发展概况10-11
• 1.3.1 全光纤电路互感器国外发展概况10-11
• 1.3.2 全光纤电路互感器国内发展概况11
• 1.4 全光纤电流互感器目前存在的主要问题11-12
• 1.4.1 环境温度对全光纤电流互感器的影响11-12
• 1.4.2 线性双折射对全光纤电流互感器的影响12
• 1.5 本文的研究重点与组织安排12-14
• 1.5.1 本文研究的重点12-13
• 1.5.2 本文的组织安排13-14
• 第二章 全光纤电流互感器概述14-30
• 2.1 引言14
• 2.2 全光纤电流互感器的结构组成和工作原理14-16
• 2.2.1 环形式全光纤电流互感器的结构组成和工作原理14-15
• 2.2.2 反射式全光纤电流互感器的结构组成和工作原理15-16
• 2.3 全光纤电流互感器的基本理论16-19
• 2.3.1 光的偏振16-17
• 2.3.2 琼斯矩阵17
• 2.3.3 安培环路定理17-18
• 2.3.4 法拉第磁光效应18-19
• 2.4 全光纤电流互感器输出信号的数学模型19-24
• 2.4.1 光路系统中各光学器件的琼斯矩阵19-24
• 2.4.2 利用琼斯矩阵法建立干涉输出结果的数学模型24
• 2.5 全光纤电流互感器信号的处理方法24-29
• 2.5.1 信号调制的实现25
• 2.5.2 基于方波调制的信号调制方法25-27
• 2.5.3 信号的开环检测方法27-28
• 2.5.4 信号的闭环检测方法28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 环境温度对全光纤电流互感器测量精度的影响及其优化.30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 环境温度对全光纤电流互感器测量精度的影响分析30-36
• 3.2.1 1/4波片的制作工艺30-31
• 3.2.2 环境温度对1/4波片工作性能的影响分析31-32
• 3.2.3 1/4波片的温度效应引起的测量误差分析32-34
• 3.2.4 传感光纤Verdet常数随温度变化引起的测量误差分析34-36
• 3.3 全光纤电流互感器测量精度的优化方法36-40
• 3.3.1 通过增加温度传感器实现测量精度优化36-37
• 3.3.2 通过合理选择1/4波片相位延迟的初始值实现测量精度优化37-40
• 3.4 测量精度优化方法的仿真验证40-44
• 3.4.1 增加温度传感器实现测量精度优化方法的仿真验证40-42
• 3.4.2 合理选择1/4波片相位延迟初始值实现测量精度优化方法的仿真验证42-44
• 3.5 两种测量精度优化方法的对比分析44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 线性双折射对全光纤电流互感器测量精度的影响及其优化45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 线性双折射对全光纤电流互感器测量精度的影响分析45-48
• 4.2.1 线性双折射的成因45-47
• 4.2.2 线性双折射引起的测量误差分析47-48
• 4.3 减小线性双折射对测量精度影响的方法48-51
• 4.3.1 减小传感光纤中的线性双折射48-49
• 4.3.2 在传感光纤中引入圆双折射49-51
• 4.4 引入圆双折射值的确定51-54
• 4.5 在传感光纤中引入圆双折射的方法54-56
• 4.5.1 螺旋状传感环的绕制54-56
• 4.5.2 螺旋状传感环几何参数的确定56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 载流导体偏心对全光纤电流互感器测量精度的影响及其优化57-67
• 5.1 引言57
• 5.2 偏心磁场强度表达式的推导57-59
• 5.3 传感环分布式参数模型的验证59-61
• 5.4 载流导体偏心对测量精度的影响分析61-62
• 5.5 传感环结构的优化设计62-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 工作总结67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 参考文献69-73
• 在学期间的研究成果73-74
• 致谢74

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