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《中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)》 2008年
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稀土超磁致伸缩电流互感器的研究

张红菊  
【摘要】: 稀土超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material简写为GMM)是继稀土永磁,稀土发光和稀土高温超导材料之后的又一种重要的新型功能材料。在一定的磁场作用下,该材料与传统的镍基或铁基磁致伸缩材料相比会产生大得多的长度或体积变化,磁致伸缩系数高达2500ppm以上。 本文提出了一种设计电流互感器的新思路,即将GMM材料应用到电流互感器中。设计的基本思想是:磁致伸缩材料GMM在外磁场的作用下发生长度伸长或缩短时,从光纤传感探头(单模光纤头+自聚焦透镜)出射的光在经GMM棒的一端反射后再次进入传感探头时光强将被调制,从而出射光的功率将发生变化。出射光经光电转换及其相关处理后以电压的形式输出,从出射电压即可推算得到外电流的大小,以实现对外电流的实时监控。 文中设计了两种电流互感器整体方案,分别为光电式和全光式;设计了两种方案中有关激励磁场、偏置磁场及其相关参数;并对传感部分、光电转换部分做出了相应的设计分析;最后给出了两种系统工作时的输入输出特性曲线,得出全光式磁致伸缩电流互感器在大电流传感中具有一定的实用性的结论。 文中所用到的光纤传感探头及光电转换部分结合同样可以实现微位移的传感测试,是一种对微位移测试的新方法,测试精度为微米级,具有精度高,可靠性好的特点。
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