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光纖電流傳感器原理工業(yè)升級(jí)發(fā)展促進(jìn)改進(jìn)

閱讀:321發(fā)布時(shí)間:2025-1-20

  定義:光纖電流傳感器是以法拉第磁光效應(yīng)為基礎(chǔ),以光纖為介質(zhì)的新型電流傳感器。

  一,光纖電流傳感器原理。

  Tip:當(dāng)線偏振光在介質(zhì)中傳播時(shí),若在平行于光的傳播方向上加一強(qiáng)磁場(chǎng),則光振動(dòng)方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角度ψ與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和光穿越介質(zhì)的長(zhǎng)度l的乘積成正比,即ψ=V*B*l,比例系數(shù)V稱為費(fèi)爾德常數(shù),與介質(zhì)性質(zhì)及光波頻率有關(guān),偏轉(zhuǎn)方向取決于介質(zhì)性質(zhì)和磁場(chǎng)方向,上述現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng),1845年由M.法拉第發(fā)現(xiàn)。

  1,光纖電流傳感器結(jié)構(gòu)。

  光纖電流傳感器主要由傳感頭,輸送與接收光纖,電子回路等三部分組成(如圖所示),傳感頭包含載流導(dǎo)體,繞于載流導(dǎo)體上的傳感光纖,以及起偏鏡,檢偏鏡等光學(xué)部件,電子回路則有光源,電流傳感器受光元件,信號(hào)處理電路等,從傳感頭有無(wú)電源的角度,可分為無(wú)源式和有源式兩類。

  2,無(wú)源式光纖電流互感器(OFCT)。

  OFCT主要利用了法拉第磁光效應(yīng),即磁場(chǎng)不能對(duì)自然光產(chǎn)生直接作用,但在光學(xué)各向同性透明介質(zhì)中,電流傳感器外加磁場(chǎng)H可使在介質(zhì)中沿磁場(chǎng)方向傳播平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn),這種現(xiàn)象被稱為磁致旋光效應(yīng)或法拉第效應(yīng)。

  當(dāng)一束線性偏振光通過(guò)置于磁場(chǎng)中的法拉第旋光材料時(shí),若磁場(chǎng)方向與光的傳播方向相同,則光的偏振面將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。

  3,有源式光纖電流傳感器(HOCT)。

  這是一種基于傳統(tǒng)互感器傳感原理,利用有源器件調(diào)制技術(shù),以光纖為信號(hào)傳輸媒介,將高壓側(cè)轉(zhuǎn)換得到的光信號(hào)送到低壓側(cè)解調(diào)處理,并得到被測(cè)電流信號(hào)的電流傳感器新型傳感器,它既發(fā)揮了光纖系統(tǒng)的絕緣性能好,抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)明顯降低了大電流高壓互感器的體積,重量和制造成本,又利用了傳統(tǒng)互感器原理技術(shù)成熟的優(yōu)勢(shì),避免了純光學(xué)互感器光路復(fù)雜,穩(wěn)定性差等技術(shù)難點(diǎn)。

  可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類:它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng)),它們的用途,它們的輸出信號(hào)類型以及制作它們的材料和工藝等。

  工業(yè)升級(jí)發(fā)展促進(jìn)電流傳感器改進(jìn)。

  在我國(guó)工業(yè)發(fā)展升級(jí)的驅(qū)動(dòng)下,電流傳感器電力設(shè)備的安全性使用越來(lái)越受到重視,電流傳感器作為一個(gè)兼具保護(hù)性和監(jiān)控作用的工具,將會(huì)在未來(lái)的電網(wǎng)中起到更重要的意義,相比國(guó)外同類產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)的電流傳感器技術(shù)還有很大的差距需要彌補(bǔ)和提高,國(guó)內(nèi)也逐漸涌現(xiàn)電流傳感器出有很多新型產(chǎn)業(yè),都需要傳感器的支持,無(wú)論是出于安全性考慮還是市場(chǎng)效益考慮,電流傳感器將會(huì)趨于更加高效可靠,在低碳環(huán)保的要求下,小型化也是未來(lái)的一大趨勢(shì),這也將促進(jìn)國(guó)內(nèi)傳感器廠商投入更多的經(jīng)歷開(kāi)發(fā)新技術(shù)和產(chǎn)品,在不久的將來(lái),電流傳感器將會(huì)在更多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,同時(shí)將為新興物聯(lián)網(wǎng)打好基礎(chǔ)。

  根據(jù)所測(cè)電壓大小的不同,用戶可根據(jù)需要在被測(cè)電壓一端串接一個(gè)限流電阻R后再接到傳感器的原邊,串接電阻R的大小由下式?jīng)Q定:R=Vp/Iin-Rin,式中R為串聯(lián)電阻,Vp為被測(cè)電壓,Iin為額定輸入電流,Rin為傳感器的原邊內(nèi)阻。

  電流傳感器與變換器相接可組成電流變換器,電壓傳感器與變換器相接可組成電壓變換器,變換器也可以單獨(dú)使用。

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