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详解光纤电流传感器原理

2022-02-10 14:54分类:传感器 阅读:

 

工业化的快速发展趋势,对电力的传送和检验明确提出了更好的规定,传统式的髙压大工作电流的检测方式将遭遇严峻的考验.伴随着光纤线技术性和管理科学的进步而快速发展下去的光纤线电流量感测器系统软件,因有着不错的阻燃性和抗干扰性,较高的测量精度,非常容易微型化,沒有潜在性的爆燃危险性等一系列优势,而备受大家的普遍高度重视.光纤线电流传感器的具体机理是运用磁光结晶的法拉弟效用.依据of=VBl,根据对法拉弟旋转角0F的精确测量,可获得电流量所造成的磁化强度,进而能够测算出电流量尺寸.因为光纤线具备抗电磁干扰能力强、绝缘性能能好、数据信号衰减系数小的优势,因此在法拉弟电流传感器科学研究中,一般均选用光纤线做为传输方式,其原理如下图:

详解光纤电流传感器原理

光纤线电流传感器平面图

激光根据光纤线,并经起偏器造成偏振光,经自聚焦镜片人射到磁光结晶:在电流量形成的外电磁场的作用下,光的偏振面转动θF视角;历经检偏器、光纤线,进入信号检测系统软件,根据对θF的精确测量获得电流.

当设定体系中两光的偏振器透光性主轴轴承的交角为45°,历经感测器系统软件后的出射光照强度为:

l=(Io/2)(1 sin2θF)

式中Io为入射角强.根据对出射光照强度的精确测量,就可以得到θF,进而可测到电流量的尺寸.

详细说明光纤线电流传感器基本原理

1、光纤线电流传感器基本原理

Tip:当线偏振光在物质中传递时,若在水平于光的传播方位上加一磁场,则光震动方位将产生偏移,偏移视角ψ与磁通量B跟光穿越重生物质的长短l的相乘正相关,即ψ=V*B*l,比例系数V称之为费尔德参量,与物质特性及光波頻率相关。偏移方位在于物质特性和磁场力。以上状况称之为法拉第效应。1845年由M.电磁感应定律发觉。

01、光纤线电流传感器构造

详解光纤电流传感器原理

图例:光纤线电流传感器结构示意图

光纤线电流传感器关键由感测器头、运输与接受光纤线、电子器件控制回路等三部份构成(如下图所示)。感测器头包括载流电导体,绕于载流导线上的感测器光纤线,及其起偏镜、检偏镜等电子光学构件。电子器件控制回路则有灯源、光照元器件、信号分析电源电路等。从感测器头有没有开关电源的视角,可分成微波感应器式和数字功放式两大类。

02、无源式光纤线电压互感器(OFCT)

OFCT关键运用了电磁感应定律磁光效应。即电磁场不可以对太阳光造成立即功效,但在电子光学各向异性全透明物质中,另加电磁场H可让在物质中沿磁场力散播平面偏振光的偏振面产生转动。这类情况被称作磁致旋光效用或法拉第效应。  当一束线形偏振光根据放置电磁场中的电磁感应定律旋光原材料时,若磁场力与光的传播方位同样,则光的偏振面将造成转动。旋转角θ正比例于磁化强度H沿偏振光根据原材料途径的线积分:

详解光纤电流传感器原理

式中,V为磁光原材料的Verder参量,转动视角θ与被测电流量i正相关。运用检偏器将旋转角θ的转变,变换为輸出光強度的转变,经光学转换及相对应的信号分析,便可求取被测电流量i,如下图所示。

详解光纤电流传感器原理

图例:光纤线电流传感器感测器头

03、数字功放式光纤线电流传感器(HOCT)

这也是一种根据传统式 电压互感器感测器基本原理,运用有源器件调配技术性、以光纤线为数据信号传送媒体,将髙压侧变换获得的光信号灯不亮送至低电压侧调制解调解决,并获得被测电流量讯号的新式感应器。它既激发了光纤线系统软件的阻燃性能好、抗干扰性强的优势显著降低了大电流量髙压电压互感器的容积、净重和制造成本,又使用了传统式互感器原理技术性完善的优点,防止了纯电子光学电压互感器激光光路繁杂、可靠性差等技术性难题。  数字功放OFCT是根据一次取样感应器(中空电磁线圈或小CT,电阻器分路器) 将电流量无线传输数据拿给发亮元器件而变为光信号灯不亮,再由光纤线传送到低电位差侧、转换成电子信号之后輸出。髙压侧电子元器件供电系统方法光亮供电系统、母线槽电流量供电系统和太阳能电池板供电系统等。现阶段使用较多的是选用中空电磁线圈的数字功放式OFCT,其构成电路原理图如下图所示。

详解光纤电流传感器原理

图例:数字功放式光纤线电流传感器组成电路原理图

中空电磁线圈的横截面为正方形或环形,其感应电流与电感的规格、线圈匝数及其一次电流量相关,受外电磁场和载流电导体部位的危害小。因而,对中空电磁线圈的输出电压積分就可以复原为被测电流量。

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