定義:光纖電流傳感器是以法拉第磁光效應為基礎,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,則光振動方向將發(fā)生偏轉,偏轉角度ψ與磁感應強度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,偏轉方向取決于介質(zhì)性質(zhì)和磁場方向,上述現(xiàn)象稱為法拉第效應,1845年由M.法拉第發(fā)現(xiàn)。
1,光纖電流傳感器結構。
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),傳感頭包含載流導體,繞于載流導體上的傳感光纖,以及起偏鏡,檢偏鏡等光學部件,電子回路則有光源,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,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,這種現(xiàn)象被稱為磁致旋光效應或法拉第效應。
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。
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,以光纖為信號傳輸媒介,將高壓側轉換得到的光信號送到低壓側解調(diào)處理,并得到被測電流信號的新型傳感器,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)互感器原理技術成熟的優(yōu)勢,避免了純光學互感器光路復雜,穩(wěn)定性差等技術難點。
可以用不同的觀點對傳感器進行分類:它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應),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。
根據(jù)傳感器工作原理,可分為物理傳感器和化學傳感器二大類:。
傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現(xiàn)象,離化,極化,熱電,光電,磁電等效應,被測信號量的微小變化都將轉換成電信電流傳感器號。
化學傳感器包括那些以化學吸附,電化學反應等現(xiàn)象為因果關系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。
有些傳感器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學類,大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎運作的,化學傳感器技術問題較多,例如可靠性問題,規(guī)模生產(chǎn)的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學傳感器的應用將會有巨大增長。
按照其用途,傳感器可分類為:壓力敏和力敏傳感器,位置傳感器,液面?zhèn)鞲衅鳏S能耗傳感器,速度傳感器,熱敏傳感器,加速度傳感器,射線輻射傳感器,振動傳感器,濕敏傳感器,磁敏傳感器,氣敏傳感器,真空度傳感器,生物傳感器等。
以其輸出信號為標準可將傳感器分為:模擬傳感器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號,數(shù)字傳感器——將被測量的非電學量轉換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉換),膺數(shù)字傳感器——將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換),開關傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。
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