基于DFB激光器传感技术的新型GMM光纤电流传感器研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:book_008
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光纤电流传感器具有高精度、抗电磁干扰、适用于在线检测系统的优点,能切合电网向小型、便捷、数字化的方向发展的需求,常被运用在电流测量、继电保护、设备自动控制、电力维护等重要场合。本文在超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)和光纤布拉格光栅相结合的电流传感器的基础上,利用分布反馈式光纤激光器(Distributed Feedback Fiber Laser,DFB-FL)和GMM相结合,设计了DFB-GMM光纤电流传感器。研究DFB-FL传感原理和GMM磁致伸缩特性基础上,构建DFB-GMM电流传感数学模型;依据电磁基本理论,研究了被测电流与驱动线圈电流关系;设计并优化GMM预应力施加结构,采用有限元仿真分析方法,计算预应力变化和永磁体几何尺寸变化对传感器灵敏度的影响。仿真结果表明,在同一电压下,预应力增大,应变峰峰值先增大后减小,波形畸变率先减小后增大。施加大小适中的预应力和尺寸适中的永磁体,保证了最大的量程和最小的波形畸变,同时兼顾了GMM电流传感器的量程和灵敏度。验证了传感探头结构的可行性。通过仿真利用推导出的预应力特性分析理论,确定了电流传感器的最佳预应力施加范围在6.5MPa附近。搭建了DFB-GMM电流传感实验系统,确定了电流传感器的量程为1~150A。采用了分段计算的方法确定了电流传感器的精度和灵敏度。随着被测电流的增大,电流传感器的测量精度和灵敏度都下降。DFB-GMM电流传感器在测量小电流时具有较好的测量精度和灵敏度。
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