Tip:當線(xiàn)偏振光在介質(zhì)中傳播時(shí),若在平行于光的傳播方向上加一強磁場(chǎng),則光振動(dòng)方向將發(fā)生偏轉,偏轉角度ψ與磁感應強度B和光穿越介質(zhì)的長(cháng)度l的乘積成正比,即ψ=V*B*l,比例系數V稱(chēng)為費爾德常數,與介質(zhì)性質(zhì)及光波頻率有關(guān)。偏轉方向取決于介質(zhì)性質(zhì)和磁場(chǎng)方向。上述現象稱(chēng)為法拉第效應。1845年由M.法拉第發(fā)現。
01光纖電流傳感器結構
圖示:光纖電流傳感器結構示意圖
纖電流傳感器主要由傳感頭、輸送與接收光纖、電子回路等三部分組成(如圖所示)。傳感頭包含載流導體,繞于載流導體上的傳感光纖,以及起偏鏡、檢偏鏡等光學(xué)部件。電子回路則有光源、受光元件、信號處理電路等。從傳感頭有無(wú)電源的角度,可分為無(wú)源式和有源式兩類(lèi)。
02無(wú)源式光纖電流互感器(OFCT)
OFCT主要利用了法拉第磁光效應。即磁場(chǎng)不能對自然光產(chǎn)生直接作用,但在光學(xué)各向同性透明介質(zhì)中,外加磁場(chǎng)H可使在介質(zhì)中沿磁場(chǎng)方向傳播平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉。這種現象被稱(chēng)為磁致旋光效應或法拉第效應。

式中,V為磁光材料的Verder常數,旋轉角度θ與被測電流i成正比。利用檢偏器將旋轉角θ的變化,轉換為輸出光強度的變化,經(jīng)光電變換及相應的信號處理,便可求得被測電流i,如圖所示。

圖示:光纖電流傳感器傳感頭
03有源式光纖電流傳感器(HOCT)
這是一種基于傳統互感器傳感原理,利用有源器件調制技術(shù)、以光纖為信號傳輸媒介,將高壓側轉換得到的光信號送到低壓側解調處理,并得到被測電流信號的新型傳感器。它既發(fā)揮了光纖系統的絕緣性能好、抗干擾能力強的優(yōu)點(diǎn)明顯降低了大電流高壓互感器的體積、重量和制造成本,又利用了傳統互感器原理技術(shù)成熟的優(yōu)勢,避免了純光學(xué)互感器光路復雜、穩定性差等技術(shù)難點(diǎn)。 
圖示:有源式光纖電流傳感器構成原理圖
空心線(xiàn)圈的截面為矩形或圓形,其感應電動(dòng)勢與線(xiàn)圈的尺寸、匝數以及一次電流有關(guān),受外磁場(chǎng)和載流導體位置的影響小。因此,對空心線(xiàn)圈的輸出電壓積分即可還原為被測電流。
以上內容摘錄自光纖電流傳感器的工作原理及應用,鄧隱北、彭曉華。
光纖電流傳感器主要應用于電力系統中電流的測量;除此之外與電機制造廠(chǎng)、測量?jì)x器儀表廠(chǎng)結合,還可研制開(kāi)發(fā)線(xiàn)路事故點(diǎn)的標定裝置及事故區間的判定裝置等一系列電力系統的測量、診斷裝置。

圖示:帶柔性光纜的FOCT在中國電力科學(xué)研究院(武漢)做隔離刀開(kāi)合閘測試現場(chǎng)

圖示:高精度全光纖大電流直流傳感器在中國計量科學(xué)研究院作現場(chǎng)校正測試
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