【正文】 待f(x)經(jīng)運(yùn)算處理逐位移入CRC寄存器中，CRC寄存器中的值即為生成的CRC碼。曼碼流直接進(jìn)入E/O 單元，通過(guò)光纖發(fā)送到低壓側(cè)的合并單元[8]。碼元0 則正好相反，從低電平變到高電平。其碼方式是：將每一個(gè)碼元再分成兩個(gè)相等的間隔。計(jì)算中主要用到兩個(gè)多項(xiàng)式f(x),g(x),f(x)是一個(gè)A1階多項(xiàng)式，系數(shù)是待發(fā)送的A個(gè)比特序列；g(x)是一個(gè)B階生成的多項(xiàng)式，由發(fā)收雙方預(yù)先約定，g(x)的選擇并不是隨意的，用模2除法進(jìn)行XB*f(x)/g(x)運(yùn)算，的R(x),該多相式的系數(shù)為數(shù)據(jù)比特序列的CRC校驗(yàn)碼，F(xiàn)PGA通常以移位算法來(lái)實(shí)現(xiàn)CRC的編碼，移位算法可以表示成一些異或門和移位器組成的除法電路，原理簡(jiǎn)單硬件易于實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便并且迅速[25]。該系列的器件包含一個(gè)嵌入式陣列和一個(gè)邏輯陣列，嵌入式陣列用來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器和專用邏輯功能，邏輯陣列用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)AD的控制。 圖36 ADS5102內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖引腳功能介紹：AVDD CLK 時(shí)鐘輸入AGND 模擬地 DGND 數(shù)字地REFT 基準(zhǔn)電壓輸入（頂） DVDD REFB 基準(zhǔn)電壓輸入（低） DRDD驅(qū)動(dòng)數(shù)字電源CML 共模電平輸出， D[0..9] 數(shù)字信號(hào)輸出BG 帶隙耦合端 DRGND驅(qū)動(dòng)數(shù)字地PDREF 電源參考 AIN+ 差分模擬輸入正極RBIAS 偏執(zhí)電阻 AIN 差分模擬輸入負(fù)極 數(shù)據(jù)輸出使能 NC 空腳 電源模式選擇 圖37 ADS5102工作時(shí)序圖ADS5102的傳輸通道結(jié)構(gòu)分為10級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，每一級(jí)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)位，因而能支持更高的轉(zhuǎn)換速率和更低的功耗，既使用時(shí)鐘的上升沿又使用時(shí)鐘的下降沿，使信號(hào)傳播時(shí)通過(guò)這個(gè)傳輸通道只用半個(gè)時(shí)鐘，即10級(jí)一共5個(gè)時(shí)鐘，數(shù)字誤差修正需要另外半個(gè)時(shí)鐘，[11]。7. 電源功耗105mW，斷電模式下功耗為336181。4. 。2. 差分輸入。W，使用外部參考電壓時(shí)內(nèi)部VREF電路可以斷電，常用模式下，ADS5102的微分模擬輸入提供了出色的噪音抑制功能和更好的表現(xiàn)性。6. 功耗 不同采樣之下的能量消耗。4. 輸入極性 入信號(hào)的極性，直流或是交流。2. 量程 能轉(zhuǎn)換的電壓的范圍。 A/D轉(zhuǎn)換電路 A/D轉(zhuǎn)換電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要部分，不同的轉(zhuǎn)換電路原理有很大的差別，性能也差別很大，轉(zhuǎn)換電路的種類非常多，按原理分可以分為：并行比較型，分級(jí)流水型，逐次逼近型，積分型，壓頻轉(zhuǎn)換型[14]。在調(diào)節(jié)電路元件參數(shù)是要考慮其對(duì)的影響大小，也要考慮對(duì)的影響。 在設(shè)計(jì)積分電路時(shí)，希望積分器在整個(gè)低頻段的增益都很少，并且能夠起到相位補(bǔ)償?shù)淖饔?，因此，新型積分電路是很好的選擇。 圖34 改進(jìn)積分器 改進(jìn)積分器采用直流反饋穩(wěn)定其工作點(diǎn)，就是在積分電路上并聯(lián)一個(gè)放電電阻R2，R2為緩慢變化的積分漂移電壓構(gòu)成了反饋通路，有效的抑制了積分漂移，R2通常取的很大。 圖33理想積分器積分器的時(shí)域表達(dá)式為：； (37)頻域變換：； (38)得幅頻特性，相頻特性分別為： (39) (310)理想積分器是有條件的， 實(shí)際上各種原因不能實(shí)現(xiàn)積分功能。設(shè)計(jì)中采用的是巴特沃斯二階低通濾波器。巴特沃斯濾波器的幅頻響應(yīng)在通帶內(nèi)有最大的平坦度，但通帶到阻帶的衰減較慢，車比雪夫?yàn)V波器能迅速衰減，但誤差值在通帶內(nèi)波紋性變化，貝塞爾濾波器只滿足相頻特性，而不考慮幅頻特性，可得到相位失真較小的波形。圖31 數(shù)據(jù)采集框圖 信號(hào)處理電路 濾波電路 為了提高測(cè)量的精度，消除噪聲的影響，需要對(duì)測(cè)量的輸入信號(hào)濾波。根據(jù)硬件電路功能的不同可分為信號(hào)處理電路，F(xiàn)PGA采樣邏輯控制，編碼電路兩個(gè)部分。HFBR是高功率，高穩(wěn)定性的光發(fā)射機(jī)，具有ST,SMA,SC,FC四種連接頭可選，工作波長(zhǎng)820nm，滿足協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，他的高耦合效率可以在很低的驅(qū)動(dòng)電流下正常工作，在60mA直流驅(qū)動(dòng)時(shí)，適合中長(zhǎng)距離傳輸。 當(dāng)Uo恒定時(shí)，三極管集電極會(huì)產(chǎn)生恒定電流，只要調(diào)試得當(dāng)電路的工作非常的穩(wěn)定，滿足LED發(fā)光穩(wěn)定的要求，LED驅(qū)動(dòng)電流表示為。 圖25 光接受單元電路光信號(hào)經(jīng)過(guò)光電二極管轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后經(jīng)運(yùn)算放大器放大，對(duì)輸出的電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行處理之后可以得到被測(cè)電流的大小。最后，攜帶該信息的光由耦合器耦合輸出進(jìn)入光電探測(cè)器。的相位調(diào)制，從而使系統(tǒng)處在最靈敏的工作點(diǎn)。而另一路沒(méi)有經(jīng)過(guò)相位調(diào)制的光(即原來(lái)沿X方向，現(xiàn)在變成了沿Y方向的線偏振光)通過(guò)λ/4波片和旋光器的組合，受到反向45176。相位調(diào)制的線偏振光(即原來(lái)沿Y方向，現(xiàn)在變成了沿X方向的線偏振光)直接通過(guò)90176。這兩束正交模式的光再由偏振分離器分為兩路后再次通過(guò)相位調(diào)制器。經(jīng)由傳感光纖端面的鏡面反射后，兩束圓偏振光的偏 振模式互換(即左旋光變?yōu)橛倚?，右旋光變?yōu)樽笮?[24]，再次通過(guò)傳感光纖，并再次和電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，使產(chǎn)生的相位變化加倍。當(dāng)這兩束正交模式的光耦合成一路后由保偏光纖傳輸線送入λ/4波片，通過(guò)λ/4波片后，分別轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮陀倚膱A偏振光，進(jìn)入傳感光纖。這樣，兩束光相互正交并且有了45176。焊接(快軸對(duì)慢軸，慢軸對(duì)快軸的焊接)的傳輸光纖后，偏振面旋轉(zhuǎn)了90176。最后再由λ/4波片恢復(fù)為Y方向上的 線偏振光。因?yàn)槭菆A偏振光，所以當(dāng)它的偏振面旋轉(zhuǎn)了45176。線偏振光由2x2保偏光纖耦合器平均分為兩束。 這里起偏器采用了泰勒棱鏡，消光比為105，透光性好，波長(zhǎng)為定性好，易于調(diào)整。光纖耦合器的主要功能是分光，其原理是將耦合區(qū)的光波分成兩個(gè)模態(tài)的光波，對(duì)稱模態(tài)和反對(duì)稱模態(tài)，這兩種模態(tài)的光在光纖中的傳播速度有差異從而達(dá)到分光的效果，分光的效果與耦合區(qū)的長(zhǎng)度有關(guān)，用熔融拉錐的技術(shù)制造光耦合器是將兩端剝出包層的光纖平行的貼在一起，再對(duì)耦合區(qū)加熱并在光纖的一頭輸入光源，同時(shí)另外兩端進(jìn)行耦合監(jiān)控，在拉伸的時(shí)候要用高精度的拉伸控制器來(lái)控制耦合區(qū)的長(zhǎng)度，達(dá)到要求后停止加熱，在兩條光纖熔燒的過(guò)程中一條纖芯的模態(tài)能從纖芯跳到另外一個(gè)纖芯，在另一根光纖纖芯內(nèi)傳播，纖芯的功率有包層模態(tài)的相對(duì)位置決定的，光纖元器件的光纖結(jié)構(gòu)不會(huì)想起他結(jié)構(gòu)那樣有界面或不連續(xù)的情況出現(xiàn)[23]，使光在內(nèi)部傳輸?shù)臅r(shí)候不會(huì)有太多的損失。光電管和光電倍增管就是利用外光電效應(yīng)原理，外光電效應(yīng)的電子逸出功表達(dá)式為： (211)其中m—為電子質(zhì)量，v—為逸出電子的速度，h—普朗克常數(shù)，V—為入射光的頻率，pa為逸出功，產(chǎn)生電子的能量與光強(qiáng)度無(wú)關(guān)與光的頻率有關(guān)，當(dāng)產(chǎn)生電子的動(dòng)能為零時(shí)對(duì)應(yīng)的光子頻率為： (212) 波長(zhǎng)為： (213)C為真空中的光速，產(chǎn)生外光電效應(yīng)的最大波長(zhǎng)。扭轉(zhuǎn)光纖可以減小光纖內(nèi)剩余應(yīng)力引起的內(nèi)在的線性雙折射，退火光纖可以減小由于彎曲導(dǎo)致的線性雙折射可以將兩種方法結(jié)合起來(lái)，將扭轉(zhuǎn)光纖經(jīng)過(guò)退火處理制作的傳感頭，拉絲光纖這種光纖在生產(chǎn)的時(shí)候早期采用光纖旋轉(zhuǎn)，為了形成超低雙折射而抗彎曲，因此傳感光纖要采用能夠抗彎曲，抗溫度變化的圓保偏光纖，拉絲光纖的制作成本很高而且制作困難，所以本系統(tǒng)的采用扭轉(zhuǎn)光纖為傳感光纖，加工成本低，制造工藝簡(jiǎn)單，將一根普通的單模光纖用外力加以旋轉(zhuǎn)，在力的作用下纖芯中產(chǎn)生的切向應(yīng)力能部分消除由于制造工藝不均勻而引起的線性雙折射，是的扭轉(zhuǎn)光纖具有弱圓雙折射特性扭轉(zhuǎn)光纖的扭轉(zhuǎn)率為： (28) N為扭轉(zhuǎn)圈數(shù)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)變力產(chǎn)生的圓形雙折射率n與扭轉(zhuǎn)率α成正比，表示為： (29)其中n0為纖芯的折射率，p1和p2為扭轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)相反方向上的光彈系數(shù)，若扭轉(zhuǎn)光纖以具有線性雙折射率A，在扭轉(zhuǎn)圈數(shù)很少的情況下線性雙折射起主要作用，在扭轉(zhuǎn)全數(shù)不是很多的時(shí)候大約是n等于A的時(shí)候，光纖中線性雙折射和圓雙折射共同作用成橢圓雙折射，光的偏振態(tài)變?yōu)闄E圓偏振態(tài)，偏振規(guī)律是很復(fù)雜的，在扭轉(zhuǎn)圈數(shù)多的情況下，有扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的折射率起主要作用，原有的線性雙折射率近乎不起作用，此時(shí)光纖對(duì)入射的線偏振光具有偏振面旋轉(zhuǎn)的作用與旋光物質(zhì)的作用類似，不同的扭轉(zhuǎn)光纖有不同的光纖磁光系數(shù)，是物質(zhì)特性常數(shù)且與波長(zhǎng)有關(guān)，是能充分反映光學(xué)電流互感器傳感環(huán)性能的重要參數(shù)，在法拉第效應(yīng)下要求材料經(jīng)可能的降低雙折射和盡可能的長(zhǎng)度[22]，如果在光纖上繞S圈通電線圈，則： (210)可以看出增加光線圈數(shù)和導(dǎo)線的纏繞圈數(shù)可以增加旋轉(zhuǎn)角從而提高心痛的靈敏度。相位調(diào)制是光調(diào)制的一種，調(diào)至的是光波的相位，頻率，振幅，偏振態(tài)和波長(zhǎng)，以達(dá)到傳遞信息信號(hào)的目的，常用的是光纖相位調(diào)制，光纖本身屬玻璃需用機(jī)械方法改變光纖的折射率，長(zhǎng)度及一些物理參數(shù)，但是在光纖內(nèi)直接調(diào)制光信號(hào)消除了光的耦合，減少器件的插入損耗，易于連接，便于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。就是圓偏振光。利用這一特性只要取合適長(zhǎng)度的光纖就可以做λ/4波片，當(dāng)一束線偏振光與與波片的主軸成45176。做成的。因此，這里用惠普公司的HFBR1414型LED，發(fā)射功率高，帶有AT推薦的ST插座，可通過(guò)ST連接器與多模光纖相連。 大多數(shù)半導(dǎo)體光源隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)光輸出功率開(kāi)始劣化，并且受溫度的影響很大，對(duì)于光源的失效機(jī)理很多人還不太清楚，在光源的設(shè)計(jì)中光源的亮度，光譜特性，電光轉(zhuǎn)換特性之間的關(guān)系需要考慮，要求光源有足夠大的功率，以保證傳輸中光的質(zhì)量，確保足夠大的信噪比，此外光源的穩(wěn)定性，可靠性，使用壽命，幾何尺寸價(jià)格等要考慮。輸出光功率的大小隨著激勵(lì)電源的增加而增加，同時(shí)器件的溫度也隨著升高，這就使許多光電變換器的輸出功率比恒溫時(shí)要低，而且光的頻率也會(huì)發(fā)生變化，所以輸出強(qiáng)度和頻率都是電源的函數(shù)。(3)電光轉(zhuǎn)換特性。光譜的噪聲電平也很重要，光源的最低噪聲電平有散粒噪聲決定，在許多光源中供給光源的電源都包含噪聲，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)化后電噪聲變成光噪聲。主要體現(xiàn)為中心波長(zhǎng)，頻譜寬度。光源有一定的輸出功率，也就是說(shuō)送入傳感部分的光通量的最大值，這個(gè)量的大小與光源的波長(zhǎng)和入射光纖的光通量的綜合作用，光纖的光通量與纖芯面積和光纖的數(shù)值孔徑有關(guān)，就是與光纖的幾何特性有關(guān)[20]，對(duì)光纖系統(tǒng)來(lái)說(shuō)高亮度光源是很重要的，在實(shí)際中特別注意光纖的幾何特性，以實(shí)現(xiàn)最佳功率傳輸。 光學(xué)互感器光路的工作過(guò)程 傳感部分主要元件的選擇 在光纖電流互感器中光源有很重要的作用，互感器光源有幾個(gè)很重要的特性。電流引起的非互易相位跳變?cè)赟agnac反射型中加倍。最終，兩束正交光在光纖偏振器出發(fā)生干涉。λ/4波片延遲器再將返回的光轉(zhuǎn)變?yōu)檎痪€偏振光。在線圈尾端，圓偏振光被反射后第二次通過(guò)線圈。因此，兩束正交的線偏振光傳向傳感線圈。 圖21 傳感部分結(jié)構(gòu)原理圖反射結(jié)構(gòu)的全光纖電流互感器。這就是法拉第效應(yīng)光纖電流互感器的基本工作原理，法拉第磁光效應(yīng)。即 (23)式中，—透明介質(zhì)的磁光旋轉(zhuǎn)率，—偏振面旋轉(zhuǎn)的角度，L—通過(guò)的路徑，H—北側(cè)電流在dl產(chǎn)生的磁場(chǎng)。 當(dāng)，的相位差為0或者π時(shí)為線偏振光，當(dāng)相位差為π/2或π/2且=時(shí)為圓偏振光，如果比引前稱為左圓偏振光，反之稱為右圓偏振光，相位差為任意值并且兩個(gè)分量不相等的時(shí)候?yàn)闄E圓偏振光，橢圓偏振光的參數(shù)包括橢圓度，方位角和旋向。 假設(shè)光沿X方向傳播，因?yàn)楣獠ㄊ菣M波所以Ez=0，偏振光電矢量的大小可用Y,Z軸上的兩個(gè)分量來(lái)表示的合成來(lái)表示。非偏振光是光波的電矢量方向在空間沒(méi)有規(guī)則的軌跡不顯示任何方向的光。第2章 光學(xué)電流互感器傳感部分的設(shè)計(jì) 傳感基本原理 光的偏振特性 光是由與傳播方向垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替轉(zhuǎn)換的振動(dòng)形成的，光波為橫波，具有偏振特性，有偏振光，非偏振光，部分偏振光。1993年華中理工大學(xué)與廣東新會(huì)供電局合作研制110 kV的OCT在廣東省新會(huì)供電局大澤變電站掛網(wǎng)運(yùn)行，并在1994年通過(guò)原電力部鑒定，額定電流為100300A，％。最早的產(chǎn)品是沈陽(yáng)變壓器廠和四平電業(yè)局共同研制的110kV的OCT，并于80年代在四平電業(yè)局掛網(wǎng)試運(yùn)行。由于差分式Sagnac干涉儀對(duì)由溫度產(chǎn)生的熱應(yīng)力和外界震動(dòng)產(chǎn)生的干擾有自動(dòng)補(bǔ)償功能，樣機(jī)具有很高的穩(wěn)定性。 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況我國(guó)OCT,OVT的研究始于七十年代,以1982年在上海召開(kāi)的激光工業(yè)應(yīng)用座談會(huì)為起步,主要研究單位有電子部26所和34所,清華大學(xué),電力科學(xué)研究院,陜西電力局中心試驗(yàn)所,上?；ジ衅鲝S,北方交通大學(xué),華中科技大學(xué)等。在光CT的研究上前蘇聯(lián)也有較大進(jìn)展。1994年,ABB公司又推出了有源光電式電流互感器,額定電流為6006000A。1991年6月ABB電力Tamp。歐洲方面,英國(guó)利物浦大學(xué)電機(jī)系也在進(jìn)行混合式光電電流互感器的研究,德國(guó)著名的傳感器公司也在和德國(guó)大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)無(wú)源式和有源式光電電流互感器。1997年,該公司成功地開(kāi)發(fā)出115kV、550kV、2000A組合式光電傳感器和69kV、765kV、200