【正文】 適用于工程應(yīng)用方面的波長偏移檢測技術(shù)。 FP 腔結(jié)構(gòu)如圖 36 所示，當有外界信號作用時，壓電晶體發(fā)生形變，進而使 FP 干涉腔的腔長發(fā)生變化，進而達到可調(diào)諧濾波器的效果。進入到傳感光柵的寬帶光，經(jīng)過光柵反射后的反射光通過禍合器進入到相匹配的接受光柵中。 如何實現(xiàn)對光纖光柵的波長偏移進行解調(diào)，是實現(xiàn)光纖光柵傳感器實用化的關(guān)鍵因素，整個系統(tǒng)的檢測精度都取決于對中心波長的檢測精度，所以有光纖光柵構(gòu)成的傳感系統(tǒng)中應(yīng)該具備精密的波長檢測裝置。 由 計 算 可 知 電 流 檢 測 中 所 產(chǎn) 生 的 波 長 偏 移 大 小 為nmp eiB ?????? ??? ）（ 。本實驗選取的是甘肅天星 稀土 功能 材料 有限公 司提 供的 锨鏑 鐵系 超磁致 伸縮 材料( eyb FDT ）。對于在高 頻 (如 20kHz 以上 )狀態(tài)下工作時，則必須要考慮材料的渦流損耗，對超磁致伸縮材料采用薄片疊層結(jié)構(gòu)或是其他切割技術(shù)能夠提高超磁致伸縮材料的極限工作頻率 [12]。 圖 26 倍頻現(xiàn)象圖 （ 2）驅(qū)動磁場。 由式 (225)可知 :當楊氏模量 HE 和磁致伸縮系數(shù) q 為已知時，磁致應(yīng)變量 ? 與預(yù)應(yīng)力 ? 和外加磁場強度 H 能夠構(gòu)成線性關(guān)系，即磁致應(yīng)變量的大小取決于施加預(yù)應(yīng)力的大小以及外加磁場強度的大小。在磁致伸縮材料上形成適當?shù)拇怕?，磁路中通過電流時，發(fā)生扭曲變形的現(xiàn)象。 S? 是一個可正可負的系數(shù)，其正負是這樣定義的 :隨磁場強度 H 的增加至飽和狀態(tài)，鐵磁體沿磁化方向發(fā)生伸長，則 S? 為正 。線磁致伸縮系數(shù)用 ? 表示， ll/??? 。迄今為止，已經(jīng)有 1000 多種 GMM 器件問世，應(yīng)用面涉及電子、機械、航空航天、國防軍工、農(nóng)業(yè)、石油、紡織等領(lǐng)域，極大地促進了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步。 70 年代才發(fā)現(xiàn)的新型材料Terfenol— D，由美國依阿華州阿姆斯實驗室 率先研制成功。 （ 2）光纖光柵應(yīng)變傳感模型 忽略溫度和其他影響后，軸向力有兩個作用 —— 伸縮和拉伸，應(yīng)變作用對光柵周期的影響致使光柵的周期性伸縮： ? ?= 1+??? ? （ 211） 式中 ? —— 軸向的應(yīng)變量。 如圖 23 所示，寬帶光源的光線進入 FBG 中，滿足 Bragg 反射條件的光將發(fā)生反 射，當被測信息量發(fā)生一定變化并能使光纖光柵所在環(huán)境的應(yīng)變、溫度、應(yīng)力等其它物理量發(fā)生變化時，光柵周期或纖芯折射率將發(fā)生變化，反射光的中心波長隨之發(fā)生變化，進而通過測量物理量變化前后反射光中心波長的變化，就可以獲得待測物理量具體的變化情況。 本章首先介紹 FBG 傳感的基本原理，超磁致伸縮材料的基本特性，由此根據(jù)傳感特性完成傳感器的設(shè)計。 課題研究的主要內(nèi)容 本文在對超磁致伸縮材料與光纖光柵傳感技術(shù)進行分析研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于超磁致伸縮材料的光纖光柵電流互感器，所做工作主要有： (1)分析研究光學(xué)電流互感器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，提出基于超磁致伸縮材料的光纖光柵電流檢測的方案。 在電力工業(yè)中，設(shè)備大都處在強電磁場中，普通的電類傳感器無法正常使用。目前，光纖光柵傳感器已用于核電廠的混凝土變形測量等第 1 章 緒論 5 諸多實際情況中。在橋梁、大壩、隧道、高層建筑和運動場館的維護上基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)、力學(xué)參數(shù)的測量是至關(guān)重要的，通過測量建筑物的分布應(yīng)變，可以預(yù)測局部荷載的狀態(tài)。自從 FB G 被應(yīng)用以來，將FBG 與 GMM 結(jié)合起來作為電流互感器成為國內(nèi)外學(xué)者研究的主要方向。 80 年代時美國阿姆斯實驗室研制成功了新型的超磁致伸縮材料 (Giant Magostrictive Materials， GMM)并且率先實現(xiàn)商品化。 基于法拉第磁光效應(yīng)的電磁式電流互感器包括全光纖電流互感器以及塊狀玻璃光學(xué)電流互感器兩種。光學(xué)電流互感器克服了傳統(tǒng)電磁式電流互感器的很多缺點，具有如下幾個方面的優(yōu)點：絕緣性能好，成本低。Fiber bragg grating III 目 錄 摘要 .........................................................................................................................I Abstract ................................................................................................................. II 第 1 章 緒論 .......................................................................................................... 1 課題背景 ................................................................................................. 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 2 光纖光柵傳感應(yīng)用概況 ......................................................................... 3 第 2 章 光纖光柵電流傳感器的設(shè)計 .................................................................. 7 光纖光柵特性介紹 ................................................................................. 7 光纖光柵的基本原理 ...................................................................... 7 光纖光柵的特征參量 ...................................................................... 8 光纖光柵的傳感原理 ...................................................................... 9 光纖光柵傳感模型的建立 .............................................................. 9 磁超致伸縮材料的基本特性 ............................................................. 12 超磁致伸縮材料特性研究 .......................................................... 12 超磁致伸縮材料的基本原理 ...................................................... 14 超磁致伸縮材料傳感模型的建立 ................................................ 15 超磁致伸縮材料的應(yīng)用特性 ........................................................ 16 電流傳感器的設(shè)計 .............................................................................. 18 本章小結(jié) .............................................................................................. 20 第 3 章 光纖光柵電流檢測系統(tǒng)設(shè)計 ................................................................ 21 光纖光柵傳感信號解調(diào)方法 ............................................................... 21 光譜儀 ............................................................................................ 21 邊緣濾波法 .................................................................................... 22 匹配光柵法 .................................................................................... 23 非平衡 MZ 干涉解調(diào)法 ................................................................ 23 實驗所用傳感信號解調(diào)方法一可調(diào)諧 FP 濾波法 ........................... 23 電流檢測系統(tǒng)整體設(shè)計 ........................................................................ 26 本章小結(jié) ............................................................................................... 30 第 4 章 電流傳感器的仿真 ................................................................................ 31 IV 傳感器電流檢測實驗仿真 ................................................................... 31 不加偏置電流情況下交流電流檢測實驗 ........................................... 32 施加偏置電流情況下交流電流檢測實驗 ........................................... 34 實驗結(jié)果分析 ....................................................................................... 35 本章小結(jié) ............................................................................................... 35 結(jié)論 ...................................................................................................................... 37 參考文獻 .............................................................................................................. 39 致謝 ...................................................................................................................... 41 附錄 ...................................................................................................................... 42 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 課題背景 長期以來，在電力系統(tǒng)運行中，一直是由傳統(tǒng)的電流互感器來完成高壓電網(wǎng)的電流測量工作。完成了直 、交流電流的測試實驗，并對實驗結(jié)果進行了進一步的分析、處理。武漢大學(xué)出版社， 20xx 趙勇 .光纖傳感原理與應(yīng)用技術(shù)。清華大學(xué)出版社， 20xx 周 次 第 1～ 4 周 第 5～ 8 周 第 9～ 12 周 第 13～ 16 周 第 17～ 18 周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 查閱收集相關(guān)