收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于超磁致伸缩材料的光纤交流电流传感理论与技术研究

熊燕玲  
【摘要】: 随着电力工业市场化进程的加快,对在电力系统计量环节和继电保护中起重要作用的电流传感器技术要求越来越高。目前普遍应用基于电磁感应的电流传感器存在着磁饱和、铁磁谐振、频带窄、动态范围小、有油易燃易爆等问题随着电压等级的提高,这些问题愈显突出,制造成本也愈加昂贵。而光学电流传感器具有绝缘性好、抗电磁干扰、频带宽等优点,近些年其研究进展十分迅速,应用领域不断扩大。但至目前,法拉第磁光效应电流传感方案仍然受光纤线性双折射问题和环境温度因素的影响,光电混合式解决方案的高电位电子电路供电问题及电子电路可靠性问题一直没有很好的解决。光纤布拉格光栅(FBG)的出现可能提供有效的解决途径。 经过近些年的研究与开发,FBG传感技术已成为光纤传感中可靠性最高、实用性最强的传感技术。由于FBG具有波长编码、同光纤兼容并能构成准分布式测试系统等优点,被广泛地应用于工程结构的应变和温度测量。超磁致伸缩材料(GMM)Terfenol-D是一种新型的磁-机械转换材料,具有伸缩系数大、机电耦合系数高、响应速度快等优点,广泛地应用于换能和驱动。本文提出了以GMM和FBG组合的交流电流传感方法,采用粗波分复用器(CWDM)线性边带的FBG交变应变方案,实现了对交流电流信号的检测。 本文应用铁磁材料的Jiles-Atherton模型、二次畴转模型和压磁方程建立了以GMM为致动系统的动态传感模型,模拟分析了交流电流互感条件下超磁致伸缩材料的致动特性。基于超磁致伸缩材料的磁滞动态传感模型和FBG应变传感原理,建立了超磁致伸缩材料和FBG组合的交流电流传感理论,确定激励电流和光纤布拉格光栅波长漂移的数值关系。 本文基于FBG波长编码特性,采用线性边带解调方案,利用CWDM透射率与波长间的线性关系,研制了可用于FBG交变应变信号解调的解调器,使CWDM成为了交流信号解调工具,解决了交变电流传感波长信息解调问题。应用Terfenol-D棒、FBG、螺线管和CWDM构成电流传感实验系统,获得了交流电流下磁场强度和GMM应变、波长漂移的关系特性。 本文应用数值分析方法,对由导磁材料、GMM棒和永磁材料构成的磁路系统进行了优化设计,通过调整磁路中的气隙确定传感系统电流检测的量程,调整永磁材料充磁方向尺寸确定传感器的静态工作点。对磁路系统中的Terfenol-D棒建立了轴向受力模型,应用数值模拟技术分析了GMM幅-频特性,进一步优化Terfenol-D棒的特征尺寸,并经仿真模拟和实验验证了其合理性。 本文研制了应用于电力工程的工频电流互感装置,利用CWDM的FBG解调技术,实现了在有、无偏置磁场条件下工频交流电流信号的检测。利用傅立叶变换对有偏置磁场工频电流互感系统实验中传感器的输出信号质量进行评价,分析了传感器不同工作区输出信号的谐波分量。利用高阶方程组拟合具有迴滞特性的系统输入-输出关系,对传感器不同输出区输出信号的畸变,提出了用输出信号重建被测电流真实波形的方案,实现了输入电流信号的重建。该工频电流互感装置具有结构简单、稳定性好、测量准确等优点,可能成为今后电力系统中电流检测的一种选择。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 林志民;用钳型交流电流表查找有线电视电缆网络带电故障[J];有线电视技术;1998年04期
2 胡明东,施泽干;警惕"安全"电压触电[J];家庭电子;2005年06期
3 邵建强;;直流系统故障造成开关误动的原因分析及解决方法[J];科技传播;2011年08期
4 张振友;电子维修实践点滴[J];家庭电子;1996年07期
5 韦公远;电子维修实践点滴[J];家庭电子;2005年07期
6 肖定柏;LHB型交流电流互感器在家电中的应用[J];电子技术;1996年12期
7 王水成;;指针万用表巧测交流电流[J];电子制作;2003年02期
8 姚健;王日尧;;玻璃电熔电参数测量电表选型须知[J];玻璃与搪瓷;2009年04期
9 于歆杰,陆文娟;直流交流辨[J];电气电子教学学报;2005年05期
10 刘宇怀;洪立;沈其春;;交流采样在电力系统中应用[J];电子测量技术;2001年02期
11 ;电子维修实践点滴[J];中小企业科技;1996年10期
12 林志民;用钳型交流电流表查找有线电视电缆网络带电故障[J];有线电视技术;2003年10期
13 谭必熙;;无电源三点电流显示电路[J];集成电路应用;1987年01期
14 梁志星;电源变压器原理与设计制作要点——兼答2004年第11期问题1[J];家庭电子;2005年13期
15 ;FLUKE推出全新A40B系列精密分流器[J];国外电子测量技术;2008年11期
16 ;电流传感器[J];电网与清洁能源;2008年08期
17 ;莱姆电子—新型电流传感器[J];自动化博览;2009年05期
18 赵若莹;张雪田;;自制小功率测量仪[J];电子制作;2006年03期
19 柴秀丽;甘志华;赵建军;;交流电流对非晶带材AGMI传感时域特性影响分析[J];传感器与微系统;2010年03期
20 П.Ф.奥尔加科夫;翁龙年;;半自动長途电話通信原理[J];电信科学;1956年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱熀秋;王泉;陈艳;;基于线性二次型策略的交直流磁轴承控制器[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第六分册)[中南大学学报(增刊)][C];2009年
2 刘艳;赵洪;于效宇;;基于法布里珀罗干涉仪原理的电流传感器[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
3 王志伟;;ARPA雷达电源原理分析[A];船舶通信与导航(1995)[C];1995年
4 周重阳;王水成;;模拟式万用表的另类用法[A];设备管理与维修实践和探索论文集[C];2005年
5 武树勋;;电子仪器设备使用中安全问题与保护措施的探讨[A];新疆医学工程学会第二届学术年会论文汇编[C];1998年
6 宋寅璞;宋颖;;计算机接地安全[A];第六次全国计算机安全技术交流会论文集[C];1991年
7 周勇;陈吉安;杨春生;高孝裕;王明军;张亚民;;FeSiB/Cu/FeSiB夹心薄膜巨磁阻抗效应研究[A];上海市真空学会成立20周年暨第九届学术年会论文集[C];2005年
8 陈科球;黄钊洪;;基于InSb-In薄膜磁阻元件电流传感器的应用[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
9 王士良;;复相对电容率定义探讨[A];第十届绝缘材料与绝缘技术学术会议论文集[C];2008年
10 殷树言;张树田;卢振洋;陈树君;;关于方波交流弧焊逆变电源电弧再引燃特性的研究[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 朱晓荣;电流型PWM整流器及其非线性控制策略的研究[D];华北电力大学(河北);2009年
2 周国梁;基于电压源换流器的高压直流输电系统控制策略研究[D];华北电力大学(河北);2009年
3 唐治德;植入电子器件的体导电能量传递原理及方法研究[D];重庆大学;2007年
4 熊燕玲;基于超磁致伸缩材料的光纤交流电流传感理论与技术研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
5 戴陶珍;传导冷却高温超导储能磁体的电磁热综合分析[D];华中科技大学;2006年
6 程利军;微机继电保护装置电磁兼容研究[D];华北电力(北京)大学;2001年
7 王莉;基于超磁致伸缩材料与光纤光栅的电流传感理论及实验研究[D];河北工业大学;2012年
8 王日兴;倾斜磁各向异性自旋阀结构的稳定性分析和铁磁共振研究[D];湖南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李丹;电网电压不平衡时复合型PWM整流器控制策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
2 罗维;燃料电池内阻测试用可控交流电流源研究与设计[D];武汉理工大学;2008年
3 黄泳均;电网不平衡下三相PWM整流器的控制策略研究[D];北京交通大学;2009年
4 袁国祥;低频电流的人体效应研究与应用[D];华中师范大学;2006年
5 訾振宁;基于DSP的PWM整流器控制策略和应用研究[D];北京交通大学;2007年
6 陆书文;用于磁浮供电的PWM整流器多重化运行研究[D];北京交通大学;2007年
7 张雪群;基于DSP的单相可逆PWM整流器研究[D];广东工业大学;2008年
8 任亮;三相电压型PWM整流器不平衡控制方法研究[D];北京交通大学;2008年
9 刘满足;基于DSP的中小功率直流电源节能老化系统研究与开发[D];中南大学;2008年
10 戴峰峰;基于Preisach模型的GMM-FBG交流电流传感特性的研究[D];燕山大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 苏州 鲁思慧;便携式系统开关电源PCB排版技术与应用[N];电子报;2007年
2 卢敬叁本报记者 杨蕾;中国计量院自主创新步入新阶段[N];中国质量报;2008年
3 河北 卢兰山;白炽灯泡延寿电路[N];电子报;2008年
4 四川 田凯;自制单端甲类小胆机中的一些问题(二)[N];电子报;2007年
5 ;自动量程万用表设计方案[N];电子报;2008年
6 云南 谢居宏;DT890B型数字表检修一例[N];电子报;2007年
7 天津 王竹青;正确测试电脑的实际使用功率[N];电脑报;2002年
8 浙江 雷赛高;给万用表增加交流电流测量功能[N];电子报;2002年
9 广州 曾广伦;计算机排故中的电流检测[N];电子报;2007年
10 成都 生为 编译;单相电度表集成电路ADE7757(上)[N];电子报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978