减小线性双折射对光学电流传感器影响的研究

论文摘要

光学电流互感器是高压大电流测量领域中的新技术,对于国家电力计量与保护具有重要的意义。光学电流互感器所表现出的无爆炸、无磁饱和、无滞后、体小质轻等优点,得到了许多研究者的认可和关注。光学电流互感器反射相移的问题基本上得到了解决,其办法有很多种。然而无论光纤电流互感器还是块状玻璃电流互感器的线性双折射问题依旧是阻碍其实用化的障碍。分析了法拉第镜式光学电流互感器原理,在此基础上提出通过人为引入入射光相移来减小线性双折射对系统输出电压影响的方法。计算机仿真结果佐证了理论分析过程和所得结论,并证明这种减小线性双折射方法的正确性与可行性。这对于改进现有光学电流互感器的性能、开发实用型光学电流互感器具有一定的参考意义。分析了线性双折射对光学电流互感器电压输出的影响,指出了差除和信号处理方案检测输出光信息的不完备性问题,用琼斯矩阵理论证明了差除和方案不能独立检测块状玻璃传感头中线性双折射的结论。提出了光学电流互感器的椭偏检测方案,实现了温致线性双折射和待测电流的同时测量。为保证实时性,提出了差除和检测与椭偏检测相结合的检测方法,用椭偏检测法定时修正差除和检测方案的实时电压输出,既克服了线性双折射的影响又实现了待测电流的实时测量,从检测原理上解决了温致线性双折射对光学电流互感器的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究背景
• 1.2 OCT的原理
• 1.3 光学电流传感器研究的发展近况
• 1.3.1 全光纤式OCT
• 1.3.2 闭合式块状光学材料型OCT
• 1.3.3 自适应光学电流传感技术
• 1.3.4 螺线管聚磁光学传感技术
• 1.4 基于线性双折射问题现有的解决对策
• 1.5 选题的意义与内容
• 第2章 基本理论
• 2.1 偏振光的分类及特性
• 2.1.1 完全偏振光
• 2.1.2 椭圆偏振光
• 2.2 椭圆偏振光的数学表示
• 2.3 光波偏振态的判别与检测
• 2.3.1 线偏振光的检验
• 2.3.2 圆偏振光和椭圆偏振光的检验
• 2.4 琼斯矩阵介绍
• 2.5 常用光学元器件及其琼斯矩阵
• 2.6 光学系统的琼斯矩阵
• 2.7 本章小结
• 第3章 减小线性双折射的方法研究
• 3.1 法拉第镜式光学电流互感器的研究
• 3.1.1 法拉第镜式光学电流互感器结构
• 3.1.2 传光矩阵
• 3.2 线偏光输出受线性双折射影响
• 3.2.1 输出光的参数方程
• 3.2.2 输出光的偏振态描述
• 3.2.3 系统电信号输出
• 3.3 圆偏光传感电流
• 3.4 入射光相移对输出的影响及应用
• 3.5 本章小结
• 第4章 线性双折射与法拉第效应的分离检测
• 4.1 OCT差除和检测方案理论
• 4.1.1 OCT差除和方案简介
• 4.1.2 OCT差除和检测方案不完备性的矩阵理论
• 4.2 OCT输出椭圆偏振光的检测理论
• 4.2.1 OCT系统输出椭圆光的方程描述
• 4.2.2 输出椭圆光参数的测量
• 4.2.3 椭率与线性双折射的关系
• 4.3 输出光椭偏检测的实验方案
• 4.3.1 输出光椭偏检测方案介绍
• 4.3.2 椭偏检测与差除和检测相结合的可行性
• 4.4 本章小结
• 第5章 实验结果及分析
• 5.1 实验仪器
• 5.2 实验步骤
• 5.3 实验数据及处理
• 5.4 实验结果分析
• 5.4.1 增大入射光相移减小双折射影响实验
• 5.4.2 输出光的椭偏检测实验
• 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢