块状玻璃光学电流互感器的优化
光学电流互感器是近年来兴起的一种新型测量工具,具有便于安装、易于操作、测量精度高等一系列优点,目前发展最完善的全光纤式光学电流互感器已经正式投入使用,并取得了良好的成效。本文研究的是一种新型电流互感器——块状玻璃光学电流互感器。与全光纤式光学电流互感器相比,块状玻璃光学电流互感器具有自己独特的优势:结构相对简单、便于组装、测量精度高等。 论文分析了块状玻璃电流互感器的工作原理,并着重研究了块状玻璃光学电流互感器的核心——磁光玻璃。对描述磁光玻璃的两个主要的参数线性双折射和Verdet常数进行了理论分析和实验测量。同时设计了符合要求的光纤准直器,并预测了在组装过程中可能出现的问题和解决方案。论文的内容主要包括: 第一章为绪论部分,主要介绍了光学电流互感器的优势以及能够迅速发展的原因,并将不同类型的光学电流互感器进行了对比,指出了光学电流互感器的发展方向,针对性的设计了一种新型传感头——块状玻璃传感头。 第二章为论文的基础理论部分,通过对传感头建立数学模型,分别给出了组成传感头的光源、偏振器件、波片、磁光玻璃等光学器件的琼斯矩阵,并利用琼斯矢量法对该模型进行了理论上的分析,得到在理想情况和考虑线性双折射情况下被测电流的精确表达式。 第三章为论文的实验部分,首先从理论上分析了影响测量精度的两个最主要的参数:线性双折射和Verdet常数,并针对性的提出了不同的解决方案来减小线性双折射的影响;其次设计实验和试验方法,对磁光玻璃的线性双折射进行了测量和误差分析,得到最终实验结果,由第二章的理论分析知:线性双折射较小时对测量结果影响不大,线性双折射较大时会严重影响测量精度;最后在采用不同的光源的情况下,分别对磁光玻璃的Verdet常数分别进行了测量,并将实验数据进行了比较,得出波长的平方与 Verdet常数的乘积近似等于常数,能够与理论比较好的符合。 第四章主要介绍了光纤准直器的设计、实验系统各组件的性能对测量精度的影响和传感头的组装方案。从理论上分析了光纤准直器耦合失配时产生的损耗,并提出设计光纤准直器的原则,根据给出设计原则、C-lens的规格和实验需求,设计了符合要求的光纤准直器;对于构成实验系统的各组件分别进行了选择,并分析起偏器的偏振度、检偏器的消光比、偏振器件的预设角度等因素对测量精度的影响;给出了组装传感头的方法,并预测了组装过程中可能出现的问题,提出了一套行之有效的方案来提高实验系统的测量精度。 第五章为全文总结部分,对于论文的内容进行了总结性的概括。 第三章和第四章为本文的核心,也是本人工作的重点所在。本文实验与理论分析相结合,对块状玻璃光学电流传感器实用化具有一定的参考价值。
偏振器件;光学电流互感器;磁光玻璃;光纤准直器
曲阜师范大学
硕士
光学
吴福全
2012
中文
TM452;TM401.1
51
2012-11-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）