光纤布拉格光栅电流传感研究.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
光纤布拉格光栅电流传感研究
姓名:常瑞
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:姜德生
20070401
中文摘要流测量,。布拉格光栅直接制作在光纤纤芯上,体积小具有确定的中心波长,布拉格反射波长可受温度、应变等物理量调制的特性,广泛的应用于光纤传感等领域。光纤布拉格光栅传感器是以光纤为载体实现物理量的测量和传输的新型传感器。它具有耐高压、抗电磁场干扰、绝缘性好、体积小、重量轻、对环境变化不敏感,信噪比和灵敏度高等优点,并可同时作为传感元件和传输媒介,容易实现分布式测量,便于实现远距离传输。但光纤光栅传感技术是近几年才出现的一种新兴传感技术,许多方面还需要进一步的研究和改进。电流传感器在电力系统检测保护和电流测量中占有不可替代的地位。现代电力系统的容量在不断增大,系统电流值不断增加,传统的电流传感器越来越难满足电力系统发展的需要。光纤电流传感器将成为传统电流传感器的最具优势的替代品。对光纤电流传感器的技术研究也在普遍开展,人们一直在探索新型电流传感方法,以克服传统电流传感器目前存在的诸多问题,开展光纤光栅电流传感的研究,是一种有益尝试,具有重要的现实意义。本文首先介绍了国内外光纤电流传感器发展的现状,研究了目前的各种光纤电流传感器的优良特性以及不足之处。然后介绍了光纤布拉格光栅的基本特性及制作方法,在此基础上重点对光纤电流传感器的传感原理和解调原理进行分析。对目前常用的几种光纤光栅波长解调方法进行了总结。接着提出了一种新的光纤电流传感器的设计,该设计的优点在于特别适合用于测量高压大电流的情况,用于满足当今电力系统的发展要求。在理论设计的基础上,做了相关的模拟实验,用多匝小电流模拟单匝大电纤电流传感器设计的可行性。最后,对所作的工作进行总结,在实验结果的基础上总结本设计方案的优关键词:光纤布拉格光栅,电流传感器,波长解调,大电流缺点,并展望其应用前景。
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独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。Ⅱ
,是随着光导纤维实用化和光通信技术的发展而形成的。年,美国康宁公司研制成功世界上第一根实用化的传输损耗为/的石英光纤T谒婧蠖短的十几年里,以光纤作为传输介质的光纤通讯,就从实验室研制阶段,迅猛地发展成为通讯领域的一大产业。在光纤通讯系统中,光纤易受到诸如温度、压力等环境因素的影响,从而导致光强、相位、频率、波长等光波参量发生变化,这对通信应用是有害的,而它却构成了一种全新的直接交换信息的基础,从而演绎出了光纤传感器这门新技术。由于光纤传感器与传统的电传感器在传输介质、传输信号、敏感材料、调制参量方面存在显著的不同,如表尽K裕庀舜ǜ衅骶哂幸恍┏9传感器不可比拟的优点,如:极高的灵敏度和精度,固有的安全性,抗电磁干扰,高绝缘强度,耐高温,耐腐蚀,质轻柔韧,频带宽,集传感与传输一体,能与数字通信系统兼容等。因此,它一出现就赢得许多学者的青睐,目前光纤传感器己在很多领域得到广泛的应用。表晗傅亓谐龉庀舜ǜ衅鞯囊恍┯诺慵应用领域。光纤传感器与电类传感器对比传统的电类传感器新型的光纤传感器电压、电流、频率等光强、相位、波长等敏感材料电敏光敏传输信号光传输介质光纤、光缆光纤传感器除了在大多数场合下可以替代传统的电传感器外,还可以为许表调制参数电电线、电缆武汉理喝搜妒垦宦畚
ü庀舜ǜ衅飨啾鹊挠诺多传统电传感器难以涉足的极端恶劣场合提供多种参量的新颖而可靠的检测手段【1热绫究翁馑芯康墓庀说缌鞔ǜ衅骶统山鸩匠晌4车缌鞔ǜ衅鞯最具优势的替代品。光纤传感器的优点及应用特性应用领域可用于高电压场合可用于具有严重电磁干扰场合光学特性可远距离传输大容量时域变换适合分布测量化学特性耐腐蚀可用于化工部门可用于医药、食品部门机械特性可用于狭窄空间可用于宇航