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《磁致伸缩效应光纤微分干涉电流传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、光电子·激光第13卷第9期2002年9月JournalofOptoelectronics·LaserVol.13No.9Sep.2002X磁致伸缩效应光纤微分干涉电流传感器111112王廷云,郭强,唐明珏,周青,石志东,郑绳楦(1.上海大学光纤研究所,上海201800;2.燕山大学光电子工程系,河北秦皇岛066004)摘要:基于磁致伸缩效应,利用微分干涉仪,设计了一种光纤电流传感顺,可用于高精度、高灵敏度电流和磁场的测量;分析了用磁致伸缩效应实现光纤电流传感器的原理,建立了基于磁致伸缩效应传感头的数学模型,并通过实验对光纤电流传感器的输入2输出特性、直流偏置特性
2、和精确度等进行了研究。在8～200A的电流测量范围内,测量比差约为0.5%。关键词:磁致伸缩效应;电流传感器;微分中图分类号:TN253;TN247文献标识码:A文章编号:100520086(2002)0920923203ResearchonMagnetostrictiveFiber-opticDifferentiatingCurrentSensors11111WANGTing2yun,GUOQiang,TANGMing2jue,ZHOUQing,SHIZhi2dong,2ZHENGSheng2xuan(1.InstituteofFiberOptics,Shan
3、ghaiUniversity,Shanghai201800,China;2.DepartmentofOptoelec2tronicEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China)Abstract:Afiber2opticdifferentiatingcurrentsensorbasedonmagnetostrictioneffectisdesigned.Thesensorcanbeusedinhigh2sensitivity,high2accuracymeasurementforelectricalcu
4、rrentsandmagneticfield.Theprincipleofthesensorisanalyzed,andthetheoreticalmodelisdevelopedandverifiedthroughexperiments.Employingtheproposedsystem,theinput2outputperformances,offsetperformances,andaccuracyofthesensorwereexperimentallydemonstrated,andaratioerrorofabout0.5%wasachievedi
5、nmeasuredcurrentrangefrom8Ato200A.Keywords:Magnetostriction;Currentsensor;Differentiating度等进行了研究。1引言2磁致伸缩效应及传感头数学模型目前,应用于光纤电流传感器技术的物理效应[1,2][3]中,最常用的是法拉第效应。它调制光纤内光波MFCS是利用磁致伸缩效应,用被测电流产生的的偏振态得到被测电流,其余的物理效应可调制相位磁场来改变磁致材料的大小,从而带动光纤的伸缩,得到被测量。从理论上分析,相位调制要比偏振调制达到相位调制的目的。精度高、灵敏度高,所以更适用于要求测量
6、精度高、电大多数铁氧体都具有磁致伸缩效应,磁致材料在[4]流测量值较小的场合。基于磁致伸缩效应,利用干涉外加磁场H作用下,产生的应变可表示为2仪进行相位调制测量电流,它测量直接、便于实现,并3KsH2e(H)=22=CMH(1)且精度高。2HA(1+NV)2K100+3K111本文基于磁致伸缩效应,利用微分干涉仪,设计Ks=5了一套磁致伸缩效应电流传感器(MFCS)结构,分析3KsCM=22了用磁致伸缩效应实现光纤电流传感器的原理,建立2HA(1+NV)了基于磁致伸缩效应的传感头数学模型,并通过实验式中,e(H)为磁致材料的应变;HA为磁异性场场强;对光纤电流传
7、感器的输出特性、直流偏置特性和精确Ks为饱和磁致伸缩系数;V为磁化率;N为去磁系数;X收稿日期:2002203225修订日期:2002206212·924·光电子·激光2002年第13卷K100和K111称为磁致材料沿易磁化轴方向[100]和$cCM22e==2(IDC+2IDCiAC+iAC)(5)c(2Pre)[111]的磁致伸缩系数;CM称为磁致伸缩常数。式(5)中,第1项为直流偏置项;第3项很小,为倍频利用磁致伸缩效应建立的光纤电流传感器如图交流信号;第2项就是要提取的检测信号。则式(4)成1所示。被测电流穿过用光纤缠绕的磁致材料环,调[4]为制以相位压
8、缩原理建立的微分干涉仪,
