光纤电压传感器的设计与研究

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1、摘要摘要传感器作为信息采集系统的关键元件，是现代测量和自动控制的主要环节。目前普遍使用的传统电磁式电压传感器存在二次短路与开路危险、磁饱和现象等缺陷。这些缺陷不仅降低了传感器的检测灵敏度，还会导致整个检测系统故障。因此迫切需要一种无电磁感应的电压检测装置。光纤电压传感器以光作为信号的载体，具有良好的电绝缘性能、不受电磁干扰、带宽高及体积小等优点，具有很高的应用价值。论文设计了光纤电压传感器模拟系统的硬件电路；利用锗酸铋(BGO)晶体作为光纤电压传感器的传感头，分析研究了BGO晶体的泡克尔斯(Pockels)效应：针对光路扰动、温度稳定性问题，采用

2、双光路补偿和软件修正的方法，提出了光路扰动解决方案和温度补偿方法；以小波变换为核心，在常规小波阈值去噪方法基础上，提出了基于小波变换的改进阈值函数去噪方法。研究认为，该传感器模拟系统的设计有很好的稳定性和灵敏度，基本达到要求。双光路补偿方法可将光路中的各种扰动及光电探测器的温度漂移抵消掉，使传感器能够得到调制后的有用信号；使用改进后的小波阈值函数处理信号，信号的噪声部分被很好的抑制，而且信号较为光滑，有很高的信噪比。通过MATLAB进行仿真实验，结果表明该软件补偿方案能够得到较好的去噪效果，提高了光纤电压传感器系统性能。1羽[33】表【1】参【5

3、l】关键词：光纤电压传感器；电光晶体；误差分析；阈值算法分类号：TP212．14；安徽理工大学硕十学位论文AbstractAsthekeycomponentsofinformationacquisitionsystem，thesensoristhemainaspectofmodernmeasurememandautomaticcontr01．Thetraditionalelectromagneticvoltagesensorscurrentlyusedhavethedangerofcuttingoffandshortcuttingofthesec

4、ondarycircuit，themagneticsaturation．Thesedeficienciesnotonlyreducethedetectionsensitivityofthesensorsbutalsoresultinthewholedetectionsystemfailures．Sourgentlyneedanewkindofdetectivedevicewithoutelectromagneticinduction．Theopticalfibervoltagesensorsuselightasasignalcarrierandh

5、avegoodelectricinsulationperformance，withomelectromagnetic，highbandwidth,smallsizes，etc．Theopticalfibervoltagesensorshavehi曲applicationvalue．Thisdissertationdesignedtheopticalfibervoltagesensorssimulatesystem．ThePockelseffectofBGOcrystalwhichisused勰senseorganWasstudied．Inorde

6、rtosolveopticalpathdisturbanceandtemperaturestabilityproblems，doubleopticalpathcompensationandsoftwareamendmentsmethodshavebeproposed．Thisdissertationpresentsanewmethodwhichisimprovedthresholdingfunctioninwaveletdomainforsoftwareamendmentsbasedonconventionalwaveletthresholdin

7、gdenoisingmethod．Theresearchsuggeststhatthesimulatesystemofthisopticalfibervoltagesensorhasgoodstabilityandsensitivity．Thedoubleopticalpathcompensationmethodcaneliminatethevariousdisturbancesofopticalpath,thetemperaturedriftofphotoelectricdetector,andgetausefulsignala_Rermodu

8、lationforsensor．ThenoisepartofsignalWaswellinhibited，thesignalisvery