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光纖電流傳感器原理工業(yè)升級發(fā)展促進改進

來源:北京華智興遠科技有限公司   2025年01月20日 07:52  

  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:當線偏振光在介質(zhì)中傳播時,若在平行于光的傳播方向上加一強磁場,則光振動方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角度ψ與磁感應(yīng)強度B和光穿越介質(zhì)的長度l的乘積成正比,即ψ=V*B*l,比例系數(shù)V稱為費爾德常數(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,檢偏鏡等光學部件,電子回路則有光源,電流傳感器受光元件,信號處理電路等,從傳感頭有無電源的角度,可分為無源式和有源式兩類。

  2,無源式光纖電流互感器(OFCT)。

  OFCT主要利用了法拉第磁光效應(yīng),即磁場不能對自然光產(chǎn)生直接作用,但在光學各向同性透明介質(zhì)中,電流傳感器外加磁場H可使在介質(zhì)中沿磁場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)。

  當一束線性偏振光通過置于磁場中的法拉第旋光材料時,若磁場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),以光纖為信號傳輸媒介,將高壓側(cè)轉(zhuǎn)換得到的光信號送到低壓側(cè)解調(diào)處理,并得到被測電流信號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,抗干擾能力強的優(yōu)點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,避免了純光學互感器光路復(fù)雜,穩(wěn)定性差等技術(shù)難點。

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

  工業(yè)升級發(fā)展促進電流傳感器改進。

  在我國工業(yè)發(fā)展升級的驅(qū)動下,電流傳感器電力設(shè)備的安全性使用越來越受到重視,電流傳感器作為一個兼具保護性和監(jiān)控作用的工具,將會在未來的電網(wǎng)中起到更重要的意義,相比國外同類產(chǎn)品,國內(nèi)的電流傳感器技術(shù)還有很大的差距需要彌補和提高,國內(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,無論是出于安全性考慮還是市場效益考慮,電流傳感器將會趨于更加高效可靠,在低碳環(huán)保的要求下,小型化也是未來的一大趨勢,這也將促進國內(nèi)傳感器廠商投入更多的經(jīng)歷開發(fā)新技術(shù)和產(chǎn)品,在不久的將來,電流傳感器將會在更多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,同時將為新興物聯(lián)網(wǎng)打好基礎(chǔ)。

  根據(jù)所測電壓大小的不同,用戶可根據(jù)需要在被測電壓一端串接一個限流電阻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,變換器也可以單獨使用。

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