用于光纤电流互感器中光纤偏振特性研究及测量

《用于光纤电流互感器中光纤偏振特性研究及测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、用于光纤电流互感器中光纤偏振特性研究及测量ResearchandmeasurementofpolarizationcharacteristicsoffiberinFiberOpticCurrentSensor专业：光学工程研究生：徐哲茜指导教师：姚晓天教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机

2、构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名丨ｙ月：签字日期：泌〇年日＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导

3、师签名：签字曰期１＞ｉ丨＞：年月曰签字曰期：年月６曰摘要光纤电流互感器具有无绝缘要求，无高压端开路危险和满足智能电网数字化输出需求等诸多优点，是目前电流互感器发展的一个重要方向。而用于光纤电流互感器中重要传感部分——光纤，其偏振特性对光纤电流互感器性能有着十分重要的影响。本文研究以偏振光学为基础，对于光纤电流互感器中的光纤偏振现象尤其是双折射现象进行了分析和研究，包括二进制偏振测量系统的研究、精确测量光纤双折射的算法分析、光纤电流互感器的模型建立与仿真、基于偏振敏感性分布式光频域反射计的双折射分布式

4、测量。本文开展的主要工作如下：（一）提出一种基于二进制偏振分析系统的精确同时测量光纤中线、圆双折射的测量算法。对比于过去基于模拟技术的偏振测量，二进制测量具有很高的精确性、重复性以及高分辨率，这在本文的实验中均得以证实。通过二进制偏振测量系统，实现了同时精确测量旋光纤中的残余线双折射和圆双折射，并且首次同时测量得到这两个参数在-40°C到80°C间的温度系数，且测量结果数据波动均低于1%。本文提出的方法和试验结果将对于光纤电流互感器的实际应用很有价值。（二）以波动光学理论为基础，对干涉型反射式光纤电流互感器进

5、行了研究，建立了干涉型反射式光纤电流互感器的理论模型。仿真研究了光纤中的线、圆双折射效应对电流互感器精度的影响。然后以对旋光纤的实际测量结果为基础，利用实测数据进行了电流互感器的仿真，根据旋光纤温度依赖性的特点，定义了法拉第相移角相对变化量，这一参数对于电流互感器在实际应用中的温度补偿工作十分必要。（三）研究了光纤中线双折射的分布式测量问题。首先研究了基于偏振敏感的分布式光频域反射计（POFDR）的系统组成及工作原理，然后对待测光纤内往返路径的穆勒矩阵做了分析，得到输入信号光偏振态和经瑞利散射后返回光信号偏

6、振态之间的关系，通过对偏振态的分析计算得出沿光纤长度方向上分布的线双折射值。关键词：偏振测量，双折射，二进制偏振测量系统，全光纤电流互感器，偏振敏感，分布式光频域反射计ABSTRACTAsthebasictheoryoftheFiberOptics,thepolarizationintheopticalfiberhasbeenpaidmoreattentionbytheresearchersastherapidlydevelopingoftheopticalfibercommunicationandtheop

7、ticalfibersensing.Inthefieldofopticalfibersensing,thesensorbasedonthepolarizationmeasurementisdevelopingrapidlyandplaysanimportantroleinvariousfields.Thisdissertationisbasedonthepolarizationanalysis,studyandanalyzethepolarizationphenomenonoftheopticalfibere

8、speciallythebirefringencecharacteristic,includingtheresearchonthebinarypolarizationmeasurementsystem(PMS),analysisofthemeasurementalgorithmsforthelinearbirefringenceandthecircularbirefringence,modeling