光纤电流传感器的应用研究.pdfVIP

· 28 · 煤矿安全 (T0tal408) 光纤电流传感器 的应用研究 杜 菲，赵耀军，张 新 (安徽理工大学，安徽 淮南232001) 摘 要：针对煤矿井下电流检测存在的问题，文章设计 出一种新型的光纤电流传感器，采用了具 有几何相位补偿的传感头、双光路补偿的检测系统和DSP技术的信息处理系统。实验结果表明 精度达到了0．3％，响应时间2 s，达到了所需的高精度、实时性和稳定性要求。 关键词：光纤电流传感器；检测；补偿 中图分类号：TD611 ．5 文献标识码：A 文章编号：1003-496X(2008)11—0028—04 ApplicationofFiberOpticalCurrentSensorinMineCurrentDetection DUFei，ZHA0Yao—jtill，ZHANGXin (Anhuiuniversityofscienceandtechnology，Huainan232001，China) Abstract：Aimingattheproblemindetectingtheminecurrent，anewkindoffiberopticalcurrentsensorhasbeendesignedwhichin— cludesgeometricphasecompensationsensorhead，dual—light—pathdetectingsystem and sing alprocessingsystem ofDSP．There— suitsof experimentshowthatacurracyreach0．3％ ，respoIlsetimereachunder2us，whichprovethatitshouldmeettherequirmentsof llighaccuracy。realtimeandstability． Keywords：fiberopticalcurrentsensor；detect；compensation 在煤矿井下，因供电线路长，电磁环境干扰强， 负载工作情况较复杂，且电动机多采用起动电流为 额定电流的5～8倍的鼠笼型电机，所以给井下电量 —圆 诤 l1／ 镜镜 的测量带来更高的要求。 传统的电流互感器在大电流测量中存在绝缘和 安全等方面的问题。为了检测井下电流，并对整个 系统实现保护，考虑到光纤由绝缘材料制成，具有很 好的电气绝缘性 ，它不受电磁辐射的影响，抗干扰能 力强，频率响应快，设计了一种新型的光纤电流传感 测器 1 器，该传感器在量程、测量精度、温度稳定性、响应时 间等方面均可满足煤矿井下电流测量的要求。 图1 光纤电流传感器的系统结构 1 光纤电流传感器的工作原理 2 光纤电流传感器的系统设计 使线性偏振光从块状光学材料 (法拉第元件) 2．1 传感头设计 卜] 中通过，光学材料是处于由电流产生的磁场中的，磁 本系统传感头材料选用重火石玻璃 ZF6，此种 场的强弱不同导致线偏振光的法拉第旋转角不同， 玻璃为逆磁性介质，各向同性、均匀，经过退火处理 测量线偏光的法拉第旋转角，从而可以利用法拉第 后几乎不存在内部应力问题。在这种传感头中采用 旋转角和电流之间的关系间接的测量出电流大小。 了全反射对光路进行偏折，形成一个由4个敏感臂 图l是双光路检测的光纤电流传感器结构原理 及3个拐角的闭合光路。由于入射光经过全反射 图。 后，电矢量的2个正交分量之间要产生相位差，使入 射的线偏振光通过传感头后成为椭圆偏振光出射， 基金项 目：安徽理工大学青年基金资助项 目(QN20061