延迟片法测量光学玻璃电流传感头线性双折射

测量光学传感头内线性双折射的大小对于提高光学电流传感器的性能有重要意义.本文报告了一种测量光学玻璃电流传感头线性双折射的新方法,以琼斯矩阵为数学工具给出了对该方法的理论分析及测量不确定度分析,并用实验方法给出了应用实例.此方法的主要优点是弥补了以前报告测量方法的不足,即无法唯一地确定光学玻璃电流传感头线性双折射的大小.本方法采用的光路所用元件容易获得且测量结构简单实用.     

光学玻璃电流传感头线性双折射的一种测量方法

报告了一种测量光学玻璃电流传感头线性双折射的方法,以琼斯矩阵为数学工具给出了对该方法的理论分析、测量不确定度计算公式,并用实验方法给出了应用实例.此方法的主要优点是光路所用元件容易获得且测量结构简单实用.     

线性双折射对光学玻璃电流传感器输出特性影响的理论分析

对线性双折射及入射起偏角对光学玻璃电流传感器输出特性的影响进行了理论推导与分析,给出了光学玻璃电流传感器在非理想状态下线性双折射对输出电压的调制函数的数学表达式,并给出了入射起偏角对系统影响的数学表达式及其对系统有无影响的条件.结果表明,线性双折射会以Sa(δ)函数(抽样函数)的形式调制理想光学玻璃电流传感器输出信号的尺度因子,同时以－sin２(δ／2)为影响因子决定入射起偏角对系统影响的大小;当入射起偏角取某些特殊值时其对系统的影响为零.该工作结果对于光学玻璃电流传感器的研究、设计具有一定的理论参考意义.     

光学玻璃电流互感器中互易性问题的理论研究

针对“折返式光路在可使Faraday效应加倍的同时消除线性双折射的影响”的说法,导出了具有折返光路的正交共轭反射式（OCR式）、直接反射式（DR式）及屋脊棱镜反射式（RPR式）光学电流传感器模型的等效传输矩阵.结果表明,当不存在法拉第效应时,OCR式折返光路可以消除线性双折射影响,DR式以及RPR式折返光路不能消除线性双折射的影响;在法拉第效应与双折射同时存在时情况下,上述三种折返光路都不能消除线性双折射的影响.因此,这一说法至少在采用惯常的差除和信号处理方案的光学玻璃电流互感器中是否成立有待商榷.     

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...     

光学玻璃应力双折射叠加

为解决在光学玻璃应力双折射测量中遇到的双折射叠加问题,利用光学等效原理,使用一个线性双折射模型和一个旋转器来代替叠加模型。对叠加的情况做了分析和计算,得到了叠加后的特征延迟、主应力方向和旋转角随两个应力模型主应力方向夹角变化的曲线。理论分析表明,应力双折射叠加不是应力双折射的简单相加,而是与叠加模型各自的应力双折射值和主应力方向的夹角有关。实验结果与理论计算相吻合。应力双折射叠加对实际光学玻璃测试造成不良影响,使测量精度降低,特别是有透光支撑机构或折射液容器的情况下,应力双折射叠加的影响不可忽略。     

光学玻璃应力双折射叠加

为解决在光学玻璃应力双折射测量中遇到的双折射叠加问题,利用光学等效原理,使用一个线性双折射模型和一个旋转器来代替叠加模型。对叠加的情况做了分析和计算,得到了叠加后的特征延迟、主应力方向和旋转角随两个应力模型主应力方向夹角变化的曲线。理论分析表明,应力双折射叠加不是应力双折射的简单相加,而是与叠加模型各自的应力双折射值和主应力方向的夹角有关。实验结果与理论计算相吻合。应力双折射叠加对实际光学玻璃测试造成不良影响,使测量精度降低,特别是有透光支撑机构或折射液容器的情况下,应力双折射叠加的影响不可忽略。     

保偏膜式光学玻璃电流传感头温度特性理论分析

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.     

线性双折射对光纤电流互感器影响的研究

应用琼斯矩阵理论分析传感光纤中残余线性双折射对光纤电流互感器测量精度的影响。根据干涉结果得到在传感光纤中加入大量圆双折射可以抑制残余线性双折射,并提出有效的减小线性双折射误差的方法。     

线性双折射色散对OCS灵敏度影响的理论研究

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了线性双折射的色散特性及其对光学电流传感器灵敏度的影响. 在光学电流传感器系统中,光源的驱动电流与环境温度改变,都会造成光源峰值波长移动. 由于光学玻璃材料线性双折射的色散特性,会使光学电流传感器的灵敏度随光源波长的变化而改变. 研究结果表明,线性双折射的色散特性会对输出曲线的尺度因子产生影响,但是影响很小可以忽略. 本研究结果可为光学电流传感器的研究设计人员提供有用的参考.     

Effects of linear birefringence inside sensing head upon bulk glass current sensors’ sensitivity

The effects of the linear birefringence inside a bulk glass current sensing element and the incident polarizing angle upon the performance of a bulk glass optical current sensor are derived and analyzed theoretically. The investigation results show that the linear birefringence will modify the scale factor of the system with a sample function; it can also affect the extent of the influence of the incident polarizing angle, at the same time. When the incident polarizing angle has some special values such as 0, 45, or 90, its effect on the system will be zero. These results might provide some useful reference to the researchers and designers of bulk glass optical current sensors.     

光纤电流互感器中传感光纤的椭圆双折射测量

分析了全光纤电流互感器(AFOCT)光纤元件的双折射来源和影响,针对其应力加载特征,提出一种适用于系统的光纤双折射参数测量方法.测量基于研究双折射对偏振态的调制情况,在邦加球上分析传输光偏振态随不同光程的演化轨迹,可获得待测光纤椭圆双折射参数,相对误差在2.85％以内.验证实验说明基于测量结果的变比估计相对偏差1.08％.该方法准确度优于传统方法,装置结构简单易于实现.由传感光纤双折射测量结果可推导AFOCT系统的变比,也可作为温度、振动补偿实验的依据.本方法可作为设计制作AFOCT系统过程中的一个有力的参考.     

光学电流互感器中线性双折射与法拉第效应的分离检测

分析了线性双折射对光学电流互感器(OCT)电压输出的影响,指出了差除和信号处理方案检测输出光信息的不完备性问题,用琼斯矩阵理论证明了差除和方案不能独立检测块状玻璃传感头中线性双折射的结论。提出了光学电流互感器的椭偏检测方案,从椭圆偏振光参量方程出发,推导了温致线性双折射、法拉第旋转角与输出椭圆偏振光椭率、倾角之间的解析式,证明了椭偏检测法对输出光信息检测的完备性,实现了温致线性双折射和待测电流的同时测量。为保证实时性,提出了输出椭圆光的三态检测方案,采用水平、垂直和45°三个偏振态的实时检偏,既克服了线性双折射的影响又实现了待测电流的实时测量,从检测原理上解决了温致线性双折射对光学电流互感器的影响。