反射式全光纤电流互感器的设计开题报告

 2020-02-20 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

电能是我们生活生产中利用最普遍的能源形态之一,由于其来源广泛、便于传输、存储与使用,使电能成为能源与当今人类生活交互的枢纽。在民用领域,随着智能电网的建设,对电网的输送和测量提出了更高的要求,高压大电流的测量手段将面临严峻的考验。在军事应用领域,大功率电磁辐射装备如雷达、电子战干扰装备中,高压大电流电源模块是大功率微波发射分系统的必要条件,同样在对高压大电流监测时存在工作环境易受电磁干扰、近距离操作危险性大等问题。准确的电流计量与安全生产、节能减排、武器装备威力发挥以及重大科学研究密切相关,光纤电流传感器由于具有抗电磁干扰、动态范围大、绝缘性等优势而成为工业、国防及重大科学研究领域中电流测量的有效技术。

光纤电流传感器在二十世纪六十年代激光器发明之后,结合电力输送的要求,相关科学技术人员陆续开展了研究。有的方案已经获得了实际应用,并且针对光纤电流传感器的研究一直没有中断中,特别是随着工艺的提高与新型器件出现,科学技术人员对光纤电流传感的研究展现了光纤电流传感器潜在的优异特征。根据传感原理的不同,大致可以将光纤电流传感器分为法拉第效应偏振强度检测型、法拉第效应干涉型、磁致伸缩干涉型、电流热效应型、光纤光栅型这五类。

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2. 研究的基本内容与方案

(1)研究内容
1)搭建反射式全光纤电流互感器系统;
2)温度对传感系统精度与可靠性影响的研究,并实现反馈式温度补偿系统;
3)降低温度影响的封装技术研究,获得传感器最佳封装结构;
4)信号解调处理中的闭环相位调制算法的优化与自动标定算法的设计。


(2)研究目标
通过反射式电流互感器理论基础研究,确立传感输出与测量电流以及光路中相关工艺参数的关系;获得偏振器与相位调制器的熔接角度的传感系数、光纤波片延迟度的传感系数、传感环双折射对轴向角的传感系数以及传感环的最佳设计参数。

搭建反射式全光纤电流互感器光路系统结构,合理优化选择器件,完成电流标定与相关实验研究。

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3. 研究计划与安排

(1)第1周-第4周
查阅文献,参考现有研究成果,构建保圆光纤传感环的数学物理模型,通过相关软件进行仿真,获得最佳的保圆光纤传感环设计参数,模拟仿真振动对传感系统的影响;
(2)第5周-第8周
完成测温平台的搭建,将测温系统集成到保圆光纤传感环中,并通过实验验证补偿曲线的正确性,并完成传感系统的防震、散热封装设计;
(3)第9周-第12周
探索振动补偿算法,闭环反馈算法优化与自标定算法设计,结合其他两点技术,构建最终的系统,并实验测量实际系统的测量准确度;

(4)第13周-第16周

完成毕业设计论文的写作并进行毕业设计答辩。

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4. 参考文献(12篇以上)

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