基于超磁致伸缩材料的光纤光栅.doc

Abstract

STYLEREF"标题1"摘要

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摘要

在电力系统中电流的检测具有重要的作用，其检测精度以及可靠性与电力系统的安全运行密切相关。传统的电磁式电流互感器随着电力行业的发展已经难以满足需求。目前光学电流互感器因其明显的优越性为电流检测提供了很大的应用价值，是将来电力系统在电流检测方向发展的趋势之一。

本文在借鉴现有光学电流互感器的基础上了，提出了基于超磁致伸缩材料的光纤光栅电流测试技术，主要工作包括：

对光纤光栅的传感原理进行深入分析，根据光纤光栅的应变特性、温度特性、及交叉敏感特性，推证了相应的传感模型；分析了超磁致伸缩材料的传感特性在此基础上对超磁致伸缩材料的光纤光栅电流传感器进行了设计，并完成了传感器对高压母线上电流进行检测的理论计算。

分析对比了现阶段常用的几种不同的光栅波长解调方法并设计了适合本方案的解调系统：可调谐F-P滤波解调系统，并对解调系统中的核心元件进行了选型。

在理论设计的基础上构建了相应的实验系统。具体分析了预应力、温度、偏置磁场等因素对实验的作用效果，设计了驱动线圈以及偏置线圈的线径、尺寸。完成了直、交流电流的测试实验，并对实验结果进行了进一步的分析、处理。

关键词：电力系统；光学电流互感器；超磁致伸缩材料；光纤光栅

燕山大学工学硕士学位论文

STYLEREF"标题1"第2章光纤光栅电流传感器的设计

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Abstract

Thecurrentmeasurementisquiteimportantinthepowerindustry,its’precisionandreliabilityrelatedthesafetyandeconomyofoperationinelectricpowersystemclosely.Withthedevelopmentofpower,conventionalcurrenttransducercan’tmeetrequirements.Nowtheopticalcurrenttransformer(OCT)havepotentialapplicationcostbecauseofits’uniqueadvantageswillbeusedtoreplaceconventionalcurrenttransducersinthefuture.

Inthispaper,onthepresentsituationsinthefieldofOCT,anovelelectricalcurrentsensingconfigurationisconstructedbasedonfiberbragggratingandgiantmagnetostrictivematerial.Thecontentofthisresearchincludes:

Inthedepthanalysisoffibergratingsensingprinciple,thecorrespondingmathematicalmodelarederivedbasedontheaxialstraincharacteristic,temperaturecharacteristicandcross-sensitivitycharacteristic;thenthesensingpropertiesofgiantmagnetostrictivematerialisanalyzed.Thenthesensorisdesignedbasedonthegiantmagnetostrictivematerialandthefiberbragggrating.Theoreticallycompletethecalculationofthesensordetectiononthehighvoltagebuscurrent.

Withtheadvantagesanddisadvantagesofvariousdemodulationmethodsareanalyzed,andtheappropriatedemodulationisdesigned:tunableF-Pfilterdemodulationsystem.Forthecorecomponentsofthed