论文题目: 保偏膜式光学电流传感器研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 李庆波
导师: 王政平
关键词: 光学电流传感器,反射相移,常数,线性双折射
文献来源: 哈尔滨工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光学电流传感器是指那些利用光学技术直接或间接地对电流换能或测量从而实现对电流传感的装置。用光学电流传感技术取代基于电磁感应原理的电流互感技术是电力输送工业中电流测量与线路保护技术的一场革命性的变革。本文选定以保偏膜式光学玻璃电流传感器(Bulk Glass OCS:BGOCS)为研究对象对其进行全面深入的研究。选题具有理论价值与指导工程实际的意义。 论文建立了BGOCS的数学模型,提出并实现了保偏膜式BGOCS传感头两个光学参量的测量方法以及波片相位延迟角的测量方法,为传感头光学性能实验研究创造了条件;分析了恒定温度条件下反射相移、线性双折射等对BGOCS性能的影响;研究了在环境温度变化导致光源中心波长移动时反射相移、线性双折射和Verdet常数这三个光学参量色散特性及其对系统输出的影响;研究了这三个光学参量各自的温度特性及其对输出尺度因子的影响;研究了环境温度变化导致光源中心波长移动条件下三个光学参量色散特性与温度特性对BGOCS输出尺度因子的联合影响,以期为改进传感头性能、提高其温度稳定性提供理论依据与寻求方向。 研究结果表明,反射相移和线性双折射的存在会降低系统的灵敏度与温度稳定性:光源波长随温度的变化通过三个光学参量色散特性及光学参量自身温度特性对系统输出产生的综合影响在10℃～30℃温度变化范围内可使输出尺度因子相对20℃时可变化1.38%。因此在BGOCS设计中,须对光源和传感头采取有效的温度控制措施或其他如信号处理等措施以提高整个测量系统灵敏度的稳定性。
论文目录:
第1章 引言
1．1 研究背景及意义
1．2 发展与现状
1．2．1 有源型光学电流传感器
1．2．2 光学玻璃电流传感器
1．2．3 全光纤电流传感器
1．3 论文的主要工作
1．3．1 光学电流传感器传感头主要光学参量及波片相位延迟角测量方法的理论与实验研究
1．3．2 光学电流传感器传感头及偏振器件参量对系统性能的影响
1．3．3 块状玻璃OCS传感头色散特性及其对尺度因子的影响
1．3．4 光学电流传感器传感头主要参量温度特性对系统影响的理论研究
1．3．5 光源和传感头温度特性对OCT输出尺度因子的联合影响
1．4 论文的结构和创新
1．4．1 论文的结构
1．4．2 论文的研究重点和创新
第2章 块状玻璃光学电流传感器的基本原理
2．1 琼斯矩阵介绍
2．2 常用光学器件及其琼斯矩阵
2．3 法拉第效应与光学电流传感器原理
2．4 保偏反射型块状玻璃光学电流传感器的数学模型
2．5 本章小结
第3章 光学电流传感器传感头主要光学参量及波片相位延迟角测量方法的理论与实验研究
3．1 反射相移的测量方法及其理论与实验分析
3．1．1 测量光路与方法
3．1．2 对用偏振片测量反射相移方法的理论分析
3．1．3 应用示例
3．1．4 结论
3．2 波片相位延迟角的测量方法及其理论与实验分析
3．2．1 测量方法(一)
3．2．2 测量方法(二)
3．3 线性双折射的测量方法及其理论与实验分析
3．3．1 偏振片法
3．3．2 延迟片法(一)
3．3．3 延迟片法(二)
3．4 本章小结
第4章 光学电流传感器传感头光学参量及偏振器件光学参量对系统性能的影响
4．1 反射相移对光学电流传感器灵敏度的影响
4．1．1 理论背景
4．1．2 反射相移对系统灵敏度的影响
4．2 线性双折射对光学电流传感器灵敏度的影响
4．2．1 光学玻璃电流传感系统琼斯矩阵
4．2．2 双折射δ=0时理想系统输出特性
4．2．3 非理想系统输出特性(δ≠0)
4．2．4 结论
4．3 起偏器消光比对光学电流传感器性能的影响
4．3．1 理论背景
4．3．2 起偏器消光比对系统输出的影响
4．3．3 实验结果
4．3．4 讨论和结论
4．4 起偏器预偏角对光学电流传感器性能的影响
4．4．1 理论背景
4．4．2 起偏器预偏角误差对系统输出的影响
4．4．3 预偏角误差和消光比的综合影响
4．4．4 实验结果
4．4．5 讨论和结论
4．5 本章小结
第5章 块状玻璃OCS传感头色散特性及其对尺度因子的影响
5．1 光源的特性测试
5．2 反射相移色散对输出尺度因子的影响
5．2．1 反射相移的色散
5．2．2 反射相移色散对输出尺度因子的影响
5．3 Verdet常数色散对输出尺度因子的影响
5．3．1 Verdet常数色散
5．3．2 Verdet常数色散对输出尺度因子的影响
5．4 反射相移与Verdet常数的色散对输出尺度因子的联合影响
5．5 线性双折射的色散对输出尺度因子的影响
5．5．1 线性双折射色散
5．5．2 线性双折射色散对输出尺度因子的影响
5．6 Verdet常数色散、线性双折射的色散和反射相移色散对输出尺度因子的联合影响
5．7 本章小结
第6章 光学电流传感器传感头主要参量温度特性对系统影响的理论研究
6．1 反射相移温度特性对输出尺度因子的影响
6．1．1 实验原理与装置
6．1．2 实验数据处理
6．2 Verdet常数温度特性对输出尺度因子的影响
6．2．1 Verdet常数温度特性
6．2．2 Verdet常数温度特性对输出尺度因子的影响
6．3 传感头线性双折射温度特性对输出尺度因子的影响
6．3．1 单位长度线性双折射与温度关系
6．3．2 传感系统尺度因子与温度关系
6．4 光学电流传感器传感头温度特性对输出尺度因子的影响
6．5 本章小结
第7章 光学电流传感器传感头温度特性的理论研究
7．1 光源和传感头的温度特性对OCS输出的联合影响
7．2 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
个人简历
发布时间: 2005-10-21
参考文献
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- [2].光源谱宽对光学玻璃电流传感器输出的影响[D]. 王晓忠.哈尔滨工程大学2006
- [3].基于MEMS的光学电流传感器与微纳安检流计的研究[D]. 赵本刚.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）2007
- [4].直流大电流传感器屏蔽问题的分析与研究[D]. 王晓蔚.华中科技大学2007
- [5].光推动PCB-Rogowski探头的光电式电流传感器的研究[D]. 严冰.燕山大学2016
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