光纖大電流傳感器研究
將表1中的電流值作為橫坐標,電壓值作為縱坐標繪制成曲線,如圖5所示。可以看出,電壓與電流是近似成正比的。
從圖5的數據可看到在100~3 000 A范圍內,系統(tǒng)具有良好的線性度。
3.2 用脈沖電流測實驗
由于一般測試機構中很少測試上萬安的交流電,圖6和圖7是在某測試院中用脈沖電流實驗時在示波器上顯示的波形圖,上面曲線是通過光纖電流傳感器得到的波形,圖中曲線是通過電流互感器得到的波形。
圖6是用B=45°、峰值為32 kA的脈沖電流實驗得到的圖像。從圖中可看出光纖電流傳感器在10 kA左右的波形突然向下凹陷。經檢驗是所測電流超過其最大測量范圍所致,即出現(xiàn)飽和失真。
圖7是B=80°、峰值為32 kA的脈沖電流實驗得到的圖像。在圖中,用光纖電流傳感器測得的電流波形曲線沒有失真,并且與用電流互感器測得的波形線較好的吻合,說明32 kA的電流在其動態(tài)范圍之中,并且響應時間小于10μs。
綜合上述實驗,系統(tǒng)在小電流測試時具有較好的線性度和穩(wěn)定性。在大電流測試中,第一次測試出現(xiàn)了飽和失真,第二次用增大角B的方法解決了失真的問題,并且動態(tài)范圍較大,響應時間短。其實.由式(4)還可看出,通過增大verdet常數v,或磁光晶體長度L還可以使測量范圍變得更大,但這就需要重新定制、加工磁光晶體,使成本更高和制作時間更長。故第一次出現(xiàn)飽和失真后選擇了增大角B的方法。
4 結 語
在此用磁光晶體作材料,以法拉第旋光效應為原理設計和制作了光纖電流傳感器的傳感頭,并用所設計的傳感頭搭建了實驗系統(tǒng)和進行大電流的檢測實驗。實驗結果表明,該設計的傳感器在高電壓下能較準確實現(xiàn)32 kA電流的測量。而且該器件結構簡單、使用方便、響應時間短,具有較好的實用價值。
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