摘要：从理论上推导并分析了线性双折射及入射起偏角对法拉第镜式光学玻璃电流互感器输出特性的影响,给出了法拉第镜式光学玻璃电流互感器在非理想状态下线性双折射及入射起偏角对系统输出电压的调制函数的数学表达式.结果表明,线性双折射及入射起偏角分别以S(Δ)函数(抽样函数)c、os 4θ的形式调制理想法拉第镜式光学玻璃电流互感器输出信号的尺度因子,同时由于入射起偏角的影响,系统将产生一个直流分量-sin 4θ.当入射起偏角取0°、45°、90°…等特殊值时,该直流分量为0.这一工作结果对于光学玻璃电流互感器的研究、设计具有一定的理论参考意义.

摘要：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。

摘要：为了消除传感头随温度变化的线性双折射对光学电流互感器性能的影响,提出了光学平衡桥式电流互感器的概念,并给出了设计原理。推导了与温度有关的线性双折射导致的线偏振光方位角变化量的解析式,并计算了用1/2波片来消除线性双折射影响时波片光轴的方向。给出了光学平衡桥的工作原理和信号处理的方法,推导出计算电流的表达式。进行了实验研究,螺线管电流为2A,温度在20℃-65℃范围变化时,所设计互感器的输出误差在2.96%以内。提出的光学平衡桥式电流互感器,解决了原有方法存在的线性双折射随温度变化对测量精度影响的难题,有利于促进光学电流互感器的实用化进程。

摘要：缺乏长期稳定性是光学电流互感器走向实用化、实现大面积推广的主要阻碍,针对这一问题,提出一种新补偿方案——比较式光学电流互感器。它将光学测量法与比较测量法相结合,巧妙地实现了对线性双折射和Verdet常数这两个稳定性影响因子的同时补偿。设计了双输入双输出的解调方法及相应的传感头结构和信号处理单元。这种解调方法可以更好地克服光路及电路的不一致对测量结果的影响,提升互感器的整体性能。试验结果表明:比较式光学电流互感器的线性度可达到IEC0.2级要求;在光学电流互感器适用的220kV以上电压等级应用场合,比较式光学电流互感器具有较好的抗干扰性能;在50℃温度变化范围内,普通光学电流互感器的误差变化量高达16%,而比较式光学电流互感器的误差变化仅有1%,证实了基于比较法的补偿方案的有效性。

摘要：用理论分析和计算机仿真的方法研究了环境温度变化导致的光源中心波长移动和传感头材料Verdet常量与应力双折射变化对光学电流互感器输出性能的影响·结果表明:环境温度由10℃变化到30℃时,归一化尺度因子降低了1.379%·其中光源中心波长随温度的变化对输出尺度因子的影响大于其他光学参量温度特性的影响·因此,在光学电流互感器设计中,必须采取必要的技术措施减小或补偿传感头温度特性对系统的不利影响·

摘要：建立了线性双折射对全光纤电流互感器(FOCT)测量性能影响的数学模型。该模型充分考虑光纤的固有线性双折射、弯致线性双折射和温致线性双折射,揭示了温度变化量、光纤弯曲半径及缠绕匝数是影响FOCT测量性能(包括准确度和灵敏度)的3个主要因素。具体表现为:温度变化量越大,FOCT的准确度和灵敏度越低;当光纤弯曲半径增大时,FOCT的准确度和灵敏度先减小后增大;光纤缠绕匝数越多,FOCT准确度越低,而灵敏度越高。基于上述理论分析,综合考虑FOCT的准确度和灵敏度,提出了具体的优化方法,并通过仿真对FOCT进行优化分析和计算。最后设计并搭建了FOCT实验平台,进行线性度、温度循环、准确度和灵敏度测试,并根据测试结果选取光纤最优弯曲半径和缠绕匝数,使其在温度波动时满足准确度和灵敏度要求。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。

摘要：建立了全光纤电流互感器（fiber-optical current transformer,FOCT）温度特性的数学模型。该模型充分考虑传感光纤的弯曲特性,结合光纤线性双折射的分布参数模型从本质上解释了温度对线性双折射的影响机理：由于传感环的弯曲性,温度变化会导致光纤横截面上的受力不对称,进而引起线性双折射;单位长度光纤的线性双折射相位差与温度变化量成正比,与光纤弯曲半径成反比。并结合光纤Verdet常数的温度特性综合量化了温度对FOCT的影响。采用COMSOL有限元分析方法实现光场、磁场、温度场、应力场的耦合并分析求解。仿真结果表明：双折射效应会使光波旋转角变小;光纤横截面上的应力差与温度变化量成正比,与光纤弯曲半径成反比;温度波动将引起线性双折射,进而使光波旋转角减小;结合Verdet常数得到了温度波动时FOCT的综合误差,与理论分析结果吻合。最后设计并搭建FOCT实验平台,进行线性度测试和温度循环测试。测试结果表明：实验误差与理论误差变化趋势基本一致;温度波动越大,FOCT误差漂移越严重,必须采取补偿措施,故提出一系列改善FOCT温度稳定性的方法。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。

摘要：光学电流互感器的温度稳定性差是阻碍其实用化的主要原因。提出了一种新的基于比较测量法的温度补偿方法——比较式OCT,它通过引入永久磁铁产生的恒定参考磁场,将被测电流磁场与参考磁场进行比较,得到与温度影响因子无关、而仅与被测电流大小有关的最终输出,实现了对影响OCT温度稳定性的两个主要因素——Verdet常数和线性双折射的同时补偿。针对比较式OCT解调的特殊要求,设计了双输入双输出的传感头结构。对比较式OCT的温度试验证实了比较补偿法的有效性。

摘要：为提高光纤电流互感器检测的准确度与灵敏度,利用数学建模理论研究光纤电流互感器的工作原理,设计光纤电流互感器的结构,分析温度对Verdet常数和线性双折射的影响,构建线性双折射对FOCT影响的数学模型,通过仿真验证温度和线性双折射对光纤电流互感器检测性能的影响。结果表明,温度在-30℃至50℃范围内,光纤电流互感器的比值误差在0.2%以内,符合0.2S级的测量要求,光纤电流互感器的灵敏度和准确度会随着温度的增加而下降。

摘要：为了减小光纤光栅磁场传感器中线性双折射和入射起偏角对系统稳定性的影响,提高测量系统的准确性,提出一种减小线性双折射和起偏角大小对系统输出影响的设计方案。研究了基于法拉第效应的光纤光栅磁场传感器系统,得出系统输出电压与磁场的关系式,并通过降低线性双折射和确定入射起偏角改善了系统的输出特性。仿真表明:该方法可以有效抑制测量过程中线性双折射造成的非线性关系,从而提高磁场测量的稳定性。