【正文】 e of various factors sensor measurement accuracy, the overall theoretical analysis, and from the Angle of polarization and from every physical process detailed analysis. Finally, the reflex current sensor model in each device design and choice。但是由于電磁式電流傳感器結(jié)構(gòu)、原理的特性，使得它存在以下幾個致命的缺點(diǎn)：(1)存在絕緣的問題，充油的電磁式電流傳感器使用在高壓環(huán)境時，有可能發(fā)生絕緣擊穿，從而引起對地短路或者突然爆炸的危險；(2)存在磁飽和的問題，電流傳感器鐵芯在被測量電流異常增大的時候，將出現(xiàn)磁飽和，這嚴(yán)重影響了電流傳感器的測量準(zhǔn)確度；(3)存在電磁干擾的問題，在高壓環(huán)境中，電磁式電流傳感器的電流信號通過導(dǎo)線傳輸時將受到嚴(yán)重的電磁干擾，影響測量準(zhǔn)確度；(4)成本問題，電磁式電流傳感器的成本隨著被測量電流／電壓等級的增大，成指數(shù)增加。據(jù)美國西屋公司公布的磁光式345KV光纖電流互感器，總重量為100公斤，而同等電壓等級的充油式電磁式電流傳感器，重達(dá)7718公斤[4]。 塊狀玻璃型光纖電流傳感器塊狀玻璃型光纖電流傳感器基本原理是:利用全反射，使線性偏振光通過玻璃材料內(nèi)部多次反射，形成環(huán)繞通電導(dǎo)體的閉合光路。 相位調(diào)制型全光纖電流傳感器的原理圖激光光源發(fā)出的光經(jīng)過起偏器后為線偏振光，通過耦合器分成兩路，分別經(jīng)過1/4延遲器轉(zhuǎn)換成旋向相同的圓偏振光，分別沿順時針和逆時針方向通過傳感光纖圈，由于法拉第效應(yīng)，使得兩束圓偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，然后再經(jīng)過另一個1/4延遲器重新轉(zhuǎn)換成為線偏振光返回偏振器進(jìn)行干涉。S．Saito等人進(jìn)行了超高壓電力線電流測量研究 (日本)，他們采用的是磁光效應(yīng)原理。在1994年，ABB公司研發(fā)生產(chǎn)出了多種電壓等級的交流、直流數(shù)字光電式光纖電流傳感器。開始是主要集中在國內(nèi)一些著名高校，如清華、華中科技大學(xué)等，他們首先做大量的理論研究和實(shí)踐工作，為推動國內(nèi)的光纖電流傳感器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。本論文的主要工作如下:第一章，概述了研究光纖電流傳感器的背景和意義，總結(jié)了幾種光纖電流傳感器的特點(diǎn)，并分析了其在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r。 偏振光光是頻率極高的一種電磁波，它的電矢量和磁矢量的方向均垂直于波傳播的方向。橢圓偏振光的光矢量的大小和方向在傳播過程中均規(guī)則變化，光矢量端點(diǎn)沿橢圓軌跡轉(zhuǎn)動。 一些偏振態(tài)的瓊斯量偏振態(tài)瓊斯矢量線偏振光光矢量沿X軸光矢量沿Y軸光矢量與X軸成角光矢量與X軸成角圓偏振光右旋左旋通過簡單的矩陣運(yùn)算，可以方便的求出若干個偏振光疊加后新的偏振態(tài)，如左右圓偏振光的疊加 ()結(jié)果表明合成波是光矢量沿X軸的線偏振光，其振幅是團(tuán)偏振光分振幅的2倍。上式表明偏振器件在偏振態(tài)轉(zhuǎn)換中起著線性變換作用，新的偏振態(tài)的兩個分量是原來偏振態(tài)兩分量的線性組合。()式是分析偏振系統(tǒng)的一種方便的方法，本文在下一章建立系統(tǒng)模型時主要采用該方法。L為光束在介質(zhì)中通過的距離。改善光纖的固有折射率上節(jié)中已經(jīng)提出了方法，在本章中，主要是提高法拉第轉(zhuǎn)角。又由于兩束光都經(jīng)歷了兩次法拉第效應(yīng)，因此其相位差為4倍的法拉第相移。 反射式光纖電流傳感器中光的偏振態(tài)變化光源發(fā)出的光通過起偏器P后變?yōu)榫€偏振光，經(jīng)過45度熔接點(diǎn)后分解成偏振方垂直的兩束光，這兩束光經(jīng)法拉第效應(yīng)后產(chǎn)生了一定的相位差，返回時再次被45度熔接點(diǎn)分光，使得到達(dá)起偏器P有四束光，因此可以把第一次通過P的光看成是4四束光波的合成，經(jīng)過45度熔接點(diǎn)時3路光沿光纖快軸傳播(x偏振)，4路沿光纖慢軸傳播(y偏振)，它們同時經(jīng)過相位調(diào)制器，因此3路和4路光相位分別受到和的相位調(diào)制，其中為光路傳輸時間。在實(shí)驗(yàn)中，相位差值都很小，響應(yīng)函數(shù)處在最不敏感的區(qū)域內(nèi)，為了提高測量的準(zhǔn)確度，通常要進(jìn)行相位調(diào)制。其性能的好壞直接影響著整個系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。在選擇光源的時候，只有清楚地知道了各種光源的特性，才能從中選出適合反射式光纖電流傳感器的光源。半導(dǎo)體激光器尤其是可以控制激光輸出為單縱模的分布反饋式半導(dǎo)體激光器（DFB）性能好，具有一定的相干性，且穩(wěn)定性高，是適合反射式光纖電流傳感器系統(tǒng)的理想光源。因此，只要適當(dāng)設(shè)置N、R值，就可以制作、延遲器。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:傳輸光纖和傳感光纖之間可以采用熔接的方法直接鏈接，使得整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)試。 壓電陶瓷筒的結(jié)構(gòu)在調(diào)制信號的驅(qū)動下，纏繞在壓電陶瓷（PZT）筒上的光纖長度發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)了光相位的調(diào)制。論文的主要工作總結(jié)如下：本文對光纖電流傳感技術(shù)的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了深入的研究，對現(xiàn)今的光纖電流傳感器以及分析和總結(jié)；研究了一種改進(jìn)的相位調(diào)制型光纖電流傳感器，即反射式電流傳感器，使其傳感器的靈敏度比普通的相位調(diào)制型光纖電流傳感器增加了兩倍，比偏振型光纖電流傳感器增加了四倍。在這里我想向曾經(jīng)給我?guī)椭椭С值娜藗儽硎局孕牡母兄x。該課題指導(dǎo)老師從對光纖方面比較熟悉，相關(guān)參考資料較多，學(xué)生可很快開展相關(guān)工作。（3）存在電磁干擾問題，在高壓環(huán)境中，電磁式電流互感器信號通過導(dǎo)線傳輸時將受到嚴(yán)重的電磁干擾，影響測量準(zhǔn)確度；（4）成本問題，電磁式電流互感器的成本隨著被測量電流等級的增大，成指數(shù)增加這些電磁式電流互感器的缺點(diǎn)是由其基本結(jié)構(gòu)造成的，是無法改變的。據(jù)美國西屋公司公布的磁光式345KV光纖電流互感器，重量為100公斤，而同等電壓等級的沖油式電磁式電流互感器，重達(dá)7718公斤。2選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。經(jīng)過反射后的圓偏振光按原路返回，再次經(jīng)法拉第效應(yīng)，然后通過入/4波片轉(zhuǎn)換回線偏振光，經(jīng)過反射的光攜帶了相位差信息經(jīng)過禍合器被傳送至光電探測器。另外反射結(jié)構(gòu)使用的器件相對較少、容易搭建，因此與偏振旋轉(zhuǎn)型和相位調(diào)制型結(jié)構(gòu)相比反射結(jié)構(gòu)具有靈敏度高、抗干擾能力更強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。指導(dǎo)教師： 年 月 日教研室主任： 年 月 日說明：開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報(bào)告應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫，將作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)導(dǎo)師審查后簽署意見生效。下一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排接下來的主要任務(wù)有以下幾部分：、對理論知識的總體回顧。靈敏度，抗干擾是電流傳感器的的重大問題之一，如何設(shè)計(jì)光纖電流傳感器以獲得一個靈敏度、對光纖雙折射現(xiàn)象不敏感是一個重要的問題，選擇該題目進(jìn)行研究有較強(qiáng)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。長沙學(xué)院2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱教師評閱表系（部）： 電子與通信工程系 學(xué)生姓名專 業(yè)課 題反射式光纖電流傳感器的分析及設(shè)計(jì)評語：（對論文學(xué)術(shù)評語。選題與文獻(xiàn)綜述（20分）分值：創(chuàng)新性(15分)分值：基礎(chǔ)理論和專門知識(35分)分值：作者寫作、表達(dá)能力(30分)分值：合 計(jì)分值：是否同意參加答辯是□ 否□評閱人（簽名）： 年 月 日說明：各項(xiàng)成績的百分比由各系部自己確定，但應(yīng)控制在給定標(biāo)準(zhǔn)的20％左右。40報(bào)告過程準(zhǔn)備工作充分，具備必要的報(bào)告影象資料；報(bào)告在規(guī)定的時間內(nèi)作完報(bào)告。（2）波長穩(wěn)定性好 反射鏡的位置有什么要求？答：有要求，偏振光經(jīng)過法拉第效應(yīng)后的偏振光于反射鏡成900形成全反射。文章篇幅符合學(xué)院規(guī)定，但內(nèi)容不夠完整；層次結(jié)構(gòu)安排尚可，但主要觀點(diǎn)不夠突出，邏輯性一般，論文尤其在創(chuàng)新性方面比較缺乏。同意參加答辯。指導(dǎo)教師對該生前期研究工作的評價 胡彪同學(xué)在課題研究期間查詢了一些資料，開始熟悉了光纖傳感器的理論模型的建立；但對課題研究的主動性不夠強(qiáng)，對一些基本問題理解還不是很清晰的，課題研究還需大大加快。在確定具體設(shè)計(jì)方案的前提下，我查閱了相關(guān)書籍，對光纖傳感器的發(fā)展和現(xiàn)狀有了深入的了解，在此基礎(chǔ)上掌握了分析光纖傳感器的一般方法，對光傳播的偏振態(tài)分析也有了一定理解。目前該生已具有一定的研究基礎(chǔ)，抓緊時間的話，能達(dá)到預(yù)期的課題要求目標(biāo)。使正反通過光纖線圈的偏振光相互正交，從而使得光纖中的附加線雙折射相互抵消，而法拉第效應(yīng)是非互易的，所以光波正反兩次通過光纖圈時，法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)不會相互抵消，反而加倍了，所以這種結(jié)構(gòu)不但能夠減少光纖線性雙折射的影響，還能夠使法拉第效應(yīng)加倍。因?yàn)榫€偏振光可以表示為正交的兩束左旋和右旋的圓偏振光的疊加，則立方晶體或各向同性材料的法拉第效應(yīng)，其旋轉(zhuǎn)角取決于沿磁場方向傳播的左旋圓偏振光與右旋圓偏振光的折射率之差。ABB跨國公司、法國的ALTHOM公司，加拿大的NXTPhase公司、日本的東電、住友公司等等。（4）光纖電流傳感器的低壓側(cè)不會有因開路而產(chǎn)生的高壓危險，從而消除了傳統(tǒng)的電磁式電流互感器易燃易爆的問題?，F(xiàn)在對電流的測量主要采用的是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的電流互感器，這種傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器在應(yīng)用過程中，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，它的各種技術(shù)性能、指標(biāo)均還保持著一定的優(yōu)勢，同時電磁感應(yīng)原理原理簡單，可靠性高，不易損壞，上述這些優(yōu)點(diǎn)，是其的已普遍應(yīng)用的原因之一。學(xué)生首先需光纖電流傳感器在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r以及光纖電流傳感技術(shù)的理論基礎(chǔ)；接著建立反射式光纖電流傳感器的理論模型，并用瓊斯矩陣的方法理論分析該傳感器的特性，并與其他的光纖傳感器進(jìn)行比較分析。參考文獻(xiàn)[1] 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(PZT)上制成相位調(diào)制器，當(dāng)PZT加上調(diào)制信號時，沿保偏光纖兩個正交軸傳播的線偏振光將引入與調(diào)制信號變化規(guī)律相同的相位差。在整個過程中，兩束光都經(jīng)歷了保偏光纖的兩個軸和傳感光纖的左旋和右旋模式，所以光路是完全互易的。第3章 反射式光纖電流傳感器模型設(shè)計(jì)前面介紹的相位調(diào)制型光纖電流傳感器的主要的缺點(diǎn)有：光纖固有雙折射引起的光偏振態(tài)的改變傾向于淹沒法拉第旋轉(zhuǎn)角，因此測量的精度就降低。式 ()可以改寫為 ()當(dāng) () ()則將、代入式（）并化簡得 ()由式（）可知出射光仍然為線偏振光，只是偏振角旋轉(zhuǎn)了而又法拉第效應(yīng)可知：旋轉(zhuǎn)角與外磁場符合以下關(guān)系 ()其中V為費(fèi)爾德(Verdet)常數(shù)，它的大小受光源波長和環(huán)境溫度的影響。 偏振光系統(tǒng)的瓊斯矩陣分析法利用瓊斯矩陣可以方便的計(jì)算通過任意偏振器件后的光的偏振態(tài)。若入射光的偏振態(tài)表示為，經(jīng)過偏振器后變?yōu)閷樱?，則偏振器件的線性變換作用可以用一個二行二列的矩陣來表示，即有 () 或稱矩陣 ()為該偏振器件的瓊斯矩陣。 偏振光的瓊斯矢量表示法設(shè)偏