反射型光纤电流传感器的设计与研究

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光纤电流传感器的研究已经逐步进入实用化阶段,研究趋势主要在于使用特殊光纤或改进系统结构,来解决光纤电流传感器运行稳定性问题,提高电流的测量精度。由于反射型光纤电流传感器具有线性度好、测量范围大等优势,本论文以此为研究对象,提出了两种不同的设计方案,并进行了相应的建模研究,系统能实现0.2级测量精度。  本论文主要对反射型光纤电流传感器的设计与研究展开论述,主要工作包括以下几个方面:  (1)总结了光纤电流传感技术的发展与现状,讨论了在推进实用化进程中,光纤电流传感器的一些创新设计方案。  (2)介绍了法拉第效应的原理,以及反射型光纤电流传感器的工作原理,利用琼斯矩阵表征系统中光学器件,推导出输出光强与法拉第偏转角之间的关系式。讨论了相位调制对输出波形的影响。  (3)研究了反射型光纤电流传感器的误差来源。建立了光路中误差数学模型,并利用该模型分析了工艺误差、温度误差和应变误差因素对系统比差的影响。基于误差分析,提出了使用扭转光纤和少模光纤的两种设计方案。  (4)针对两种技术方案,借助Simulink建立模型,简明地反映出系统的工作情况,并显示系统满足0.5级测量精度,验证了方案的可行性。进一步在仿真中添加误差因素,相应地添加补偿模块,能够将测量精度提升至0.2级标准。
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