再入式光纤电流传感器的研究.pdf

光纤电流传感器采用光纤作为传感介质在绝缘性、抗电磁干扰、可靠性方面相比于传统的电磁式电流传感器有很大的提高在近年来受到了国内外研究人员的重视。但是由于光纤电流传感器是基于法拉第磁光效应在针对弱小电流测量时电流引入法拉第效应较小因此测量的精度较差甚至无法进行测量限制了其应用范围。　　本文针对光纤电流传感器在实际应用中电流引入法拉第效应较小的问题及光纤传感结构的特点首先分析了普通偏振检测光纤电流传感器的结构原理并在此结构的基础上设计了一种基于光纤环的偏振检测再入式光纤电流传感器结构。然而理论分析与实验证实由于偏振检测型光纤电流传感器受传感光纤中线性双折射的影响较大所以在型光纤电流传感器的基础上设计了一种循环干涉型再入式光纤电流传感器和一种基于光纤反射腔的再入式光纤电流传感器结构。研究了两种结构中关键器件造成的偏振误差的影响并做了部分实验验证。主要内容有如下:　　研究了普通偏振检测光纤电流传感器的传感原理搭建了实验平台进行了实验验证。根据实验结果分析了测量误差产生的原因。　　对普通偏振检测光纤电流传感器结构进行改进设计了一种基于光纤环的偏振检测再入式光纤电流传感器结构并对其进行了理论分析。同样搭建了实验平台由于实验条件限制实验结果与理论预期差距还较大。　　利用两个分支波导来代替通常所用的光纤耦合器构成了一种循环干涉型再入式光纤电流传感器。通过设置合适的分支波导分光比改进后的结构可以实现光在传感光纤中更多次数的循环。搭建了环形光纤电流传感器实验平台对实验结果进行了分析并研究了传感系统中的关键器件引入的误差。　　利用一端口镀有反射膜的分支波导和一个反射腔构成一个光纤反射腔设计了一种基于光纤反射腔的再入式光纤电流传感器结构。通过光在腔中的多次反射来增加待测电流导致的传感光纤中的法拉第相移从而实现对微弱电流的测量。给出了相应的理论分析并讨论了该方案中关键器件引入的误差。