基于DFB激光器解调技术的GMM-FBG电流互感器研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:lynnshe
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术是光纤传感中可靠性最高、实用性最强并可波分复用的传感技术。Terfenol-D稀土合金是一种新型超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM),具有比普通的磁致伸缩材料高几十倍的伸缩系数,具有小于1μs的响应时间。将FBG与GMM结合成为光学电流互感器的一种新选择方案,基于超磁致伸缩材料与光纤光栅(GMM-FBG)的电流互感器具有光学电流互感器的优点,且不受光纤线性双折射的影响。本文研究的光纤光栅电流互感器应用FBG对应变敏感及GMM材料对磁场敏感特性,通过导磁回路将电流的测量转变成为磁场的测量。FBG与GMM通过自行配制的环氧树脂胶粘贴为一体作为传感器探头,采用高频性能良好的铁氧体材料做为导磁回路,将交变电流产生的磁场约束并引导进入传感器探头,进而将电流的变化转变成为FBG的波长变化,通过FBG解调系统实现电流测量。由于GMM材料的非线性及磁滞特性影响电流互感器的测量准确性,另外由于FBG的解调技术也限制了光纤光栅电流互感器的应用及发展。针对GMM-FBG电流互感器的上述缺点,本文提出了一种基于窄带分布式反馈半导体(DFB)激光器的正交解调方法,激光器既作为光源又作为解调装置,利用激光器的窄线宽特性实现了高精度的光纤光栅波长解调。利用GMM材料与FBG边带的小范围实现了电流的传感及解调,最大限度的减小GMM材料的磁滞特性及非线性对电流互感器的影响,提高了测量精度的同时兼顾了可测量的动态范围。光纤光栅对应力和温度交叉敏感,本文提出了一种基于DFB激光器波长可调谐特性的正交工作点锁定方法,补偿温度对GMM-FBG电流互感器的影响。当光纤光栅受到温度影响发生波长漂移时,导致正交工作点的位置漂移,通过调谐DFB激光器中心波长及自适应控制算法锁定正交工作点,对光纤光栅电流互感器进行温度补偿,同时能够获得温度信息,实现了电流与温度的同时测量。本文研究了GMM-FBG电流互感器的频率响应问题,在优化GMM棒结构尺寸的基础上,通过ANSYS仿真分析和实验验证了GMM棒的固有谐振频率。本文对电流互感器在不同频率激励电流作用下的输出特性进行实验研究,确定了电流互感器的测量带宽只与GMM棒的结构尺寸有关,不受GMM材料的响应速度及解调系统频率特性的影响,同时确定了电流互感器的测量带宽,为高频电流的测量及高频噪声监测提供了理论依据。本文研究的GMM-FBG电流互感器具有结构简单,测量精度高,测量频带宽等优点,成为电力系统中电流检测的一种新选择方案。实验结果表明该电流互感器在小量程测量范围内具有良好的线性工作区,并且不受磁滞特性的影响,在小范围内实现电流的高精度测量。
其他文献
李清照是我国古代最著名的女词人之一,她出身名门望族,家风开明,婚姻美满,但随着国破家亡,前后词风变化非常大。李清照写“愁”最出名。在李清照的词中,每个人生阶段的词描写
随着车辆的市场保有率逐渐提升,车辆的安全性能越来越被消费者关注,与此同时,车辆的制造商也时刻追求着车辆生产的安全性与经济性的结合。车架作为整个车辆的承载部件,承受着
“火柴盒”商住房是20世纪80年代经济发展的产物,其格局一般是首层的前部分作为店铺,后部分为住宅,或是其首层整层楼都被用作店铺,二楼及二楼以上楼层被作为住宅。其见证了广西地
贵州科学院立足科技资源禀赋,打破传统科研院所体制机制束缚,与市场结合更加紧密,打造没有围墙的科研院所,在构建新型科研机构方面进行积极的探索,在推动区域经济社会发展中
分析了三峡电站ALSTOM机组推力轴承产生推力头镜板结合面锈蚀,结合螺杆断裂问题的原因为镜板厚度不足,以及结合螺杆规格过小,螺杆弦距过大等问题.提出了在现有结构上增加螺杆
目的探讨标准化早期活动减少SICU机械通气危重症患者术后谵妄的效果,为SICU患者早期活动的开展提供参考。方法将2017年1月至2018年12月选择本院SICU(外科重症监护病房,surgic
自新冠肺炎疫情发生以来,为打赢疫情防控阻击战,全国各地先后出台了封城、封路、限制交通、控制人员出行、小区封闭管理等一系列管制措施,同时响应国家要求也采取了延长春节
光阴似箭,始于2011年的“周博士考察拾零”迎来了百篇。百篇文章,内容丰富,角度不同,形态各异,从单一技术介绍到完整系统剖析,记录了2011年以来,温室园艺技术发展的一角,是产
随着社会快节奏的发展,人们生活水平逐渐提高,受饮食习惯、作息时间改变,高血压患者呈现逐年低龄化,越来越多的中青年人群出现此病。高血压对人类健康危害极重,属于慢性病中