论文题目: 法拉第镜式光学电流互感器研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 康崇
导师: 王政平
关键词: 光学电流互感器,法拉第镜,线性双折射,反射相移
文献来源: 哈尔滨工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 实用型光学电流互感器(Optical Current Transformer：OCT)的研究与开发将对我国输电工业产生深刻的影响，这正是本论文选题的重要意义所在。 OCT是电子式电流互感器(Electrical current transformer：ECT)中的一大类。由于其在技术上的先进性，电力计量行业对OCT的需求也极为迫切。然而，光学电流互感器技术至今仍处于向实用化研究的进程之中，OCT技术的实用化研究中依旧充满困难和挑战。其中线性双折射、反射相移对输出光偏振态的影响问题是块状玻璃电流互感器实用化的核心技术问题之一。 论文中提出了一种具有折返传感光路的法拉第镜式光学电流互感器(Faraday mirror-typed optical current transformer：FMOCT)方案；采用矩阵理论分析和仿真了该方案的全部光学工作过程；结果表明：FMOCT可以很好地解决上述核心技术问题，并能使灵敏度提高一倍。文中采用计算机仿真的方法，分别研究了线性双折射、反射相移单独存在及共同存在时对FMOCT输出光偏振态的影响；分别分析了FMOCT中两个关键器件“法拉第镜(FM)”和“无偏振效应分束器(NPBS)”的特征参数对系统输出光束偏振态的影响；通过实验手段，研究了温度变化和外磁场变化对FM和NPBS各自特征参数的影响。分析了FMOCT的光耦合技术理论，给出了FMOCT光路的工艺性设计；用实验方法研究了温度对光学耦合系统的影响，测量了主要传感元件的温度性能，研究了输入输出光耦合系统的综合温度变化规律。 这些工作对于实用型光学电流互感器的研发具有一定的参考意义。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 光学电流互感器简介
1.2 光学电流互感器的研究现状及发展趋势
1.2.1 全光纤型电流传感器
1.2.2 块状光学电流互感器
1.2.3 有源型光学电流互感器
1.2.4 其他类型OCS
1.3 项目方案选择依据
1.4 论文的主要工作
1.5 论文的结构和创新
1.5.1 论文的结构
1.5.2 论文的研究重点和创新点
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 光波偏振状态的判别与检测
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 系统方案介绍
2.7.1 法拉第镜式光学电流互感器方案的提出
2.7.2 法拉第镜式光学电流互感器原理
2.8 本章小结
第3章 FMOCT对线性双折射的抑制作用
3.1 线性双折射对单层保偏膜式 OCT的影响
3.1.1 单层保偏膜式 OCT系统构成
3.1.2 反射矩阵与传输矩阵
3.1.3 传感头与待测电流的关系
3.1.4 输出光的电矢量
3.1.5 输出光的参数方程及偏振态描绘
3.2 FMOCT对线性双折射抑制作用的分析
3.3 本章小结
第4章 FMOCT对反射相移的抑制作用
4.1 反射相移对OCT影响的矩阵表述
4.2 单层保偏膜式OCT输出光的电矢量
4.3 FMOCT输出光的电矢量
4.4 作图条件
4.4.1 单层保偏膜式OCT输出光偏振态的作图条件
4.4.2 FMOCT输出光偏振态的作图条件
4.5 本章小结
第5章 互易参量对FMOCT输出光偏振态的联合影响
5.1 FMOCT输出光的电矢量
5.2 互易参量对输出偏振态的联合影响
5.2.1 参数方程
5.2.2 互易参量对输出光椭率的联合影响
5.3 与单层保偏膜式OCT的对比
5.4 本章小结
第6章 法拉第镜预偏角β对FMOCT输出光束偏振态的影响及相关实验研究
6.1 β对 FMOCT影响的数学表示
6.1.1 β在FMOCT输出光表达式中的位置
6.1.2 β在参数方程中的位置
6.2 β偏离理想值时FMOCT输出光偏振态的仿真
6.3 β与 FMOCT输出光椭率的关系
6.4 法拉第镜实验研究
6.4.1 法拉第镜实验目的
6.4.2 法拉第镜实验方案
6.4.3 实验数据及结果
6.5 本章小结
第7章 FMOCT的光耦合技术
7.1 光路基板选材
7.2 光路设计
7.3 FMOCT的光耦合技术
7.3.1 FMOCT对光耦合技术的要求
7.3.2 光耦合方案简介
7.3.3 光纤与无源光器件的耦合理论
7.4 FMOCT热胀效应实验
7.4.1 实验的意义
7.4.2 玻璃头的热胀效应实验
7.4.3 耦合系统的热胀效应实验
7.5 本章小结
第8章 NPBS特性对FMOCT系统输出的影响
8.1 NPBS分光比对FMOCT系统输出的影响
8.1.1 NPBS分光比理想情况下 FMOCT系统的输出分析
8.1.2 NPBS分光比非理想情况下对FMOCT系统的输出的影响
8.2 NPBS反射相移对FMOCT输出光偏振态的影响
8.3 常温下NPBS参数的实验测量
8.3.1 测量NPBS参数的实验装置
8.3.2 NPBS实验数据记录
8.3.3 NPBS实验数据分析
8.4 NPBS温度特性实验研究
8.4.1 温度变化对NPBS反射相移的影响
8.4.2 温度变化对NPBS的分光比的影响
8.5 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: 2006-10-13
参考文献
- [1].光学电流互感器实用化方法的研究[D]. 尚秋峰.华北电力大学（河北）2005
- [2].高精度自适应光学电流互感器及其稳定性研究[D]. 李岩松.华北电力大学（北京）2004
- [3].基于比较测量法的光学电流互感器研究[D]. 陈金玲.华中科技大学2007
- [4].基于磁敏材料的光学电流互感器的理论与应用研究[D]. 张荣香.天津大学2015
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- [4].双模干涉式光学电压互感器的设计与理论研究[D]. 娄凤伟.燕山大学2006
- [5].组合式光学电压/电流互感器的研究与开发[D]. 罗苏南.华中科技大学2000
- [6].电子式互感器的关键技术及其相关理论研究[D]. 邱红辉.大连理工大学2008