基于光纤光栅传感器的电流测量方法研究

摘要

电流检测技术在电力行业的飞速发展的背景下，所处的地位越来越重要。电流检测的精度，对电力系统的安全运行起到关键作用。传统对电流检测大都是采用电磁式电流互感器，然而其自身众多缺陷越来越难以满足电力行业的发展。光纤传感技术来测量电流在近年来已成为一个趋势。
　　经过对光学电流传感器原理研究，本文采用了一种超磁致伸缩材料与光纤光栅相结合的电流测量方法，去实现测量电流的目的。先采用电阻应变法对稀土超磁致伸缩材料的磁致伸缩系数和电流的关系进行了测试实验，从实验结果得出了在施加预应力300-600Oe磁场范围时，超磁致伸缩材料的灵敏度和线性度都较好。由光纤光栅特性建立了光纤光栅温度-应变传感模型，使用光谱仪作为解调设备，用来得到光纤光栅中心波长的大小。对传感线圈、超磁致伸缩材料和光纤光栅等核心的器件进行了设计和选取，组成了光纤光栅电流传感器的实验装置，通过对超磁致伸缩材料的磁致伸缩系数变化达到光纤光栅中心波长偏移量变化，再对光纤光栅中心波长偏移量的测量，得到被测电流的大小。最后将得到的实验结果与理论结果进行了比较，并对系统的误差来源进行分析。
　　本文所构建的光纤光栅电流传感器，解决了无接触测量电流的问题，所采用的温度影响处理方案，提高了测量的灵敏度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 光纤电流传感器的研究现状

1．2．2 光纤电流传感器的测量方法

1．3 课题主要研究内容

第2章 光学电流传感器和超磁致伸缩材料基本原理

2．1 光学电流传感器基本原理

2．1．1 光学电流传感器的分类

2．1．2 光纤光栅电流传感器理论分析

2．2 超磁致伸缩材料特性

2．3 本章小结

第3章 基于GMM的光纤光栅传感模型的设计

3．1 磁致伸缩参数测试实验

3．2 光纤光栅的传感模型设计

3．3 光纤光栅的传感信号解调方法设计

3．4 本章小结

第4章 光纤光栅电流传感器系统组成及实验结果

4．1 实验系统组成

4．1．1 传感系统

4．1．2 解调系统

4．2 实验数据分析

4．2．1 电流检测与磁滞回线实验

4．2．2 实验误差分析

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢