用于光纤电流传感器的BGO晶体磁光特性研究

在理论分析Bi4Ge3O12（BGO）晶体磁光特性的基础上,利用倍频法测量了不同工作波长下BGO晶体的费尔德常量,获得了与理论相符的实验结果.同时根据BGO晶体费尔德常量随波长的变化关系曲线,通过对该晶体吸收系数的测量,得出了其磁光优值曲线.进而将BGO晶体的磁光特性与光纤电流传感器常用的几种磁光材料作了对比,结果表明BGO晶体适合用于光纤电流传感器.     

一种新型Sagnac式光纤电流传感器

为了消除震动对Sagnac式电流传感器测量结果的影响,提出一种光路改进方法来消除传感器对震动的敏感性,其基本原理是抵消Sagnac效应而不影响法拉第磁光效应。利用琼斯矩阵对改进后的光路结构进行了偏振态分析,理论分析和实验结果吻合,表明改进后的传感器其输出与震动无关。耦合半波片后Sagnac式光纤电流传感器的震动敏感性被消除了,为Sagnac式光纤电流传感器的工程化实现提供了一种可行的方法。     

一种同时测量电流和温度的光纤光栅传感器

提出了一种基于光纤光栅法布里-珀罗干涉仪且可以同时测量交变电流和温度的传感器,并对其进行了理论分析和实验研究.该传感器采用单频激光入射,作为反射镜的一对光纤布喇格光栅自由放置,其间的法布里-珀罗腔粘贴在磁致伸缩材料上,通电导线周围的磁场通过磁致伸缩材料作用于光纤光栅法布里-珀罗腔,引起腔长周期性变化.同时,由于热膨胀和热光效应,环境温度的变化会引起光纤长度和折射率的改变,从而改变光纤光栅法布里-珀罗腔的反射光谱特性.通过检测输出光信号的频率和峰值可实现电流和温度的同时测量.对通电线圈的电流及环境温度进行测量的实验结果与理论分析相吻合.     

一种同时测量电流和温度的光纤光栅传感器

提出了一种基于光纤光栅法布里-珀罗干涉仪且可以同时测量交变电流和温度的传感器,并对其进行了理论分析和实验研究.该传感器采用单频激光入射,作为反射镜的一对光纤布喇格光栅自由放置,其间的法布里-珀罗腔粘贴在磁致伸缩材料上,通电导线周围的磁场通过磁致伸缩材料作用于光纤光栅法布里-珀罗腔,引起腔长周期性变化.同时,由于热膨胀和热光效应,环境温度的变化会引起光纤长度和折射率的改变,从而改变光纤光栅法布里-珀罗腔的反射光谱特性.通过检测输出光信号的频率和峰值可实现电流和温度的同时测量.对通电线圈的电流及环境温度进行测量的实验结果与理论分析相吻合.     

磁光式无源传感器测量脉冲电流

利用国产磁光玻璃材料、发光二极管LED以及光电二极管PIN,制成了一套磁光式无源传感器,用来测量脉冲电流。这套测量设备的上升时间为300ns,可用来记录雷放电电流、等离子体实验中的脉冲电流及高功率脉冲装置中的电流。     

一种大动态范围的磁光电流传感器方案

提出了一种扩大磁光式电流传感器动态范围的方法。磁光式电流传感器是基于法拉第效应和安培环路定律实现电流测量的。由于法拉第旋转角随被测电流周期性增大，测量时只能利用正弦曲线单调变化的部分，因此限制了电流的测量范围。利用光纤维尔德常数随光波长变化这一特性，通过测量两种光波旋转的角度差，获得了大电流的测量值。在正常计量范围内利用单波长数据获得精度较高的计量值，达到扩大传感器测量范围的目的。分析表明，当两波长的维尔德常数相差20％时，电流测量范围可以扩大到单波长时的6倍。采用这种方法可望用一个传感器同时满足电力系统中的计量和保护两种用途。     

宽动态范围的双正交磁光电流传感器技术

提出了一种新的双正交磁光电流传感器技术,该技术可解决传统磁光电流传感器测量大电流脉冲时仅根据正弦或余弦信号无法唯一确定法拉第偏转角的技术难题。在该传感器中,起偏器的透光轴与两个偏振分束器的S分量偏振方向有0与45的夹角,四路输出信号两两之间有/2的相位差。针对该传感器,提出了大电流脉冲的一种反正切函数数据处理方法,该数据处理方法具有可避开正弦函数的不灵敏区间,从而提高数据处理精度的优点。采用双正交磁光电流传感器与罗果夫斯基线圈对比测量了FP-1装置的短路电流脉冲,两种测试技术的实验结果能很好地吻合,证实该光学电流传感器可有效地测量大电流脉冲。     

宽动态范围的双正交磁光电流传感器技术

提出了一种新的双正交磁光电流传感器技术,该技术可解决传统磁光电流传感器测量大电流脉冲时仅根据正弦或余弦信号无法唯一确定法拉第偏转角的技术难题。在该传感器中,起偏器的透光轴与两个偏振分束器的S分量偏振方向有0与45的夹角,四路输出信号两两之间有/2的相位差。针对该传感器,提出了大电流脉冲的一种反正切函数数据处理方法,该数据处理方法具有可避开正弦函数的不灵敏区间,从而提高数据处理精度的优点。采用双正交磁光电流传感器与罗果夫斯基线圈对比测量了FP-1装置的短路电流脉冲,两种测试技术的实验结果能很好地吻合,证实该光学电流传感器可有效地测量大电流脉冲。

     

一种新型的Bragg光纤光栅电流传感器的设计

提出了一种新型的光纤光栅高压电流传感器。该系统由Bragg光纤光栅电流测量部分和温度补偿部分组成。在测量过程中,采用了匹配光栅解调方法,其动态测量范围比通常的干涉法光纤电流传感器大,且系统不受外界电磁干扰的影响,可实现高压电流的在线测量。     

磁光玻璃光纤的偏振特性及其在全光纤电流传感器中的应用

在磁光玻璃裸光纤偏振特性研究的基础上，研制磁光玻璃光纤，偏振特性及其在全光纤电流传感器中的应用。将采用模管法拉制成的磁光玻璃光纤置于亥姆霍兹线圈产生的磁场中，当线偏振光通过该光纤时，其偏振面旋转一定角度，把该角度转换成光信号的强度，然后再用仪器进行检测。通过对线偏振光偏振面在磁场中的偏振特性的测试与实验，提出用磁光玻璃光纤构成的全光纤电流传感器，可用于电流和磁场测试。     

Electric current measurement using fiber-optic curvature sensor

A novel fiber-optic curvature sensor, which can measure curvature directly, has been developed in recent years. The electric current measurements system based on fiber-optic curvature sensor and electromagnetic principle is developed. A fiber-optic curvature sensor is bonded to a thin-walled cantilever and two circular magnet targets with the same parameters are configured at the tip of the cantilever symmetrically. In this case, the throughput of the sensor will be changed due to the bending deformation of cantilever, which is proportional to the electromagnetic force caused by measured electric current. Direct and alternate characteristics of the proposed measurement system are studied experimentally. The results show that the measurement errors are within the range of ±5.5 mA and the corresponding accuracy is within 1% at the current measurement range from −300 mA to 300 mA, which indicate the feasibility of the proposed measurement system.     

The Nonreciprocal Errors in Fiber Optic Current Sensors

Nonreciprocal errors in fiber-optic current sensors, which are induced by environment fluctuations such as temperature and linear and angular vibrations, are specified. These errors in three current sensor configurations are evaluated and compared theoretically. The comparison indicates that the in-line sensor with strip waveguide modulator has the best resistance to the mentioned three environment fluctuations. Methods that may be used to suppress the nonreciprocal errors in different sensor configurations are suggested.     

干涉光纤电流传感器

提出了一种新型的高压电流光纤传感器,由Sagnac干涉仪和光路构成,采用Labview编写虚拟仪器的测试端软件。该系统利用法拉第效应,借助电子电路,获得干涉后输出光强信号中一次谐波成分,就可以将高压母线中待测电流的大小和相位分量测出。由于采用的新颖的双光路设计,与通常的干涉仪相比该系统的动态测量范围扩大数百倍,而且系统不受外界缓变量的影响。     

反射式Sagnac干涉光纤电流互感器的传感头误差研究

阐述了反射式Sagnac干涉型电流传感器的原理,对Sagnac型光纤电流传感器进行了深入的理论研究,建立了完整的系统理论模型。采用偏振系统的Jones矩阵对反射式Sagnac干涉型电流传感器的偏振误差进行了研究,并对光纤传感头中的线性双折射、圆双折射对测量准确度的影响进行了模拟分析,从理论上得到了反映影响规律的曲线。仿...     

光纤化学传感技术研究近况

光纤化学传感器作为传感器的一个重要分支,结合了化学和光学的相关技术,将化学制膜、光纤技术以及化学分析中的分光光度法、拉曼光谱、荧光光谱、折射率检测等方法相融合,以其微型化,抗电磁干扰,传输信息量大,拥有自身参比等特点不断向前发展。简要综述了光纤化学传感技术研究近况和未来的发展趋势。重点对光纤pH化学传感器、光纤离子化学传感器和光纤气体化学传感器进行了介绍。简要分析了常见的敏感膜制备方法如化学键合法和溶胶凝胶(sol-gel)等方法。新型光纤——微结构光纤的出现为光纤化学传感器开辟了新的发展方向。由于其具有大的内表面积,结构设计灵活多样,光纤内部提供感应场所等特点,快速度成为光纤化学传感器的重要发展方向和研究热点。对微结构光纤衍生而来的新型光纤化学传感器进行了详细评述, 最后对光纤化学传感器的未来进行展望。     

全光纤波片对光纤电流互感器件性能的影响

干涉型光纤传感器因其灵敏度很高而成为光纤传感器研究的一个重要组成部分。将其实用化需要解决因偏振态变化和相位随机漂移而导致的信号衰落问题,使输出信号稳定。介绍了光纤电流互感器的基本工作原理。通过理论分析,计算了波片对其温度特性的影响。为使光纤电流互感器满足全温下的使用要求,提出了检测电路的改进方案,并给出了理论依据。     

A fiber-optic voltage sensor based on macrobending structure

We propose and demonstrate an optical voltage sensing scheme based on a macrobending optical fiber in a ratiometric power measurement system. This novel approach to sensing has not been utilized before and has the advantage that the sensor involves simple fabrication compared to existing fiber-optic voltage sensors. To prove the feasibility of such a fiber-optic sensor, a sensor for a voltage range from 0∼100 V is demonstrated, with a resolution of 0.5 V. The sensor is robust, linear, and shows a competitive measurement resolution. The sensor can be easily scaled to suit other voltage levels and be effectively combined with optical current sensors.     

Josephson Effect in FS/I/N/I/FS Tunnel Junctions

The Bogoliubov de Gennes equation is applied to the study ofcoherence effects in the ferromagnetic superconductor/insulator/normalmetal/insulator/ferromagnetic/superconductor (FS/I/N/I/FS) junction. We calculated the Josephson current in FS/I/N/I/FS as a function of exchange field in ferromagnetic superconductor, temperature, and normal metal thickness. It is found that the Josephson critical current in FS/I/N/I/FS exhibits oscillations as a function of the length of normal metal. The exchange field always suppresses the Josephson critical current I_p for a parallel configuration of the magnetic moments of two ferromagnetic superconductor (FS) electrodes. In the antiparallel configuration, the Josephson critical current I_Ap at the minimum values of oscillation increases with the exchange field for strong barrier strength and at low temperatures.     

Fiber-Optic Current Sensor Using Passive Demodulation Interferometric Scheme

An interferometer using a Faraday rotator with 22.5 rotation bias is proposed for the use of a fiber-optic current sensor (FOCS) to demodulate phase signals passively. High sensitivities and extra low distortions are obtained by this passive demodulation interferometric scheme (PDIS). The Verdet constant of optical fibers at 1300 nm is evaluated to be 4.5 murad (A rms.turns), which is in good agreement with the literature. With signal distortions always below 0.8 %, the proposed scheme should be significantly effective for the demodulation needs of an FOCS. The PDIS also could enable a FOCS to directly connect with fiber-optic communication networks for the implementation of long-distance remote and multiplexing sensor systems. Moreover, electric shock concerns on current intensity measurements of high-voltage power delivery systems are greatly reduced.