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法拉第镜式光学电流互感器研究

康崇  
【摘要】:实用型光学电流互感器(Optical Current Transformer:OCT)的研究与开发将对我国输电工业产生深刻的影响,这正是本论文选题的重要意义所在。 OCT是电子式电流互感器(Electrical current transformer:ECT)中的一大类。由于其在技术上的先进性,电力计量行业对OCT的需求也极为迫切。然而,光学电流互感器技术至今仍处于向实用化研究的进程之中,OCT技术的实用化研究中依旧充满困难和挑战。其中线性双折射、反射相移对输出光偏振态的影响问题是块状玻璃电流互感器实用化的核心技术问题之一。 论文中提出了一种具有折返传感光路的法拉第镜式光学电流互感器(Faraday mirror-typed optical current transformer:FMOCT)方案;采用矩阵理论分析和仿真了该方案的全部光学工作过程;结果表明:FMOCT可以很好地解决上述核心技术问题,并能使灵敏度提高一倍。文中采用计算机仿真的方法,分别研究了线性双折射、反射相移单独存在及共同存在时对FMOCT输出光偏振态的影响;分别分析了FMOCT中两个关键器件“法拉第镜(FM)”和“无偏振效应分束器(NPBS)”的特征参数对系统输出光束偏振态的影响;通过实验手段,研究了温度变化和外磁场变化对FM和NPBS各自特征参数的影响。分析了FMOCT的光耦合技术理论,给出了FMOCT光路的工艺性设计;用实验方法研究了温度对光学耦合系统的影响,测量了主要传感元件的温度性能,研究了输入输出光耦合系统的综合温度变化规律。 这些工作对于实用型光学电流互感器的研发具有一定的参考意义。


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