Symmetric Temperature Compensation for Photoelectric Coupling Current Transducer

The temperature characteristic of sensor probe at high voltage side is analyzed by using a photoelectric coupling current transducer. The principle of symmetric temperature compensation and the main idea of software design are proposed. The method increases measuring precision and has fairly great practicability.

HIGH TEMPERATURE DISPLACEMENT SENSOR

A high temperature displacement sensor based on the principle of eddy-current is investigated. A new temperature compensation technique by using eddy-current effect is presented to satisfy the special requirement at high temperature up to 550℃. The experiment shows that the temperature compensation technique leads to good temperature stability for the sensors. The variation of the sensitivity as well as the temperature drift of the sensor with temperature compensation technique is only about 7.4% and 90-350 mV at 550 ℃ compared with that at room temperature, and that of the sensor without temperature compensation technique is about 31.2% and 2-3 V at 550 ℃ compared with that at room temperature. A new dynamic calibration method for the eddy-current displacement sensor is presented, which is very easy to be realized especially in high frequency and at high temperatures. The high temperature displacement sensors developed are successfully used at temperature up to 550 ℃ in a magnetic bearing system for more than 100 h.

Magneto－optic Current Sensor Based on Total Reflections in a Quadrangular Bulk Glass

A novel optical device of a bulk glass Faraday current sensor is presented,which has a accuracy of 0. 5 in the current region of 1 000- 8 000 A and over a temperature range from-30℃ to + 40℃. The new sensing device can compensate the phase difference between p and s components of the incident light caused by total internal reflections in a glass. The self-correction, auto-correlation and auto-amplification techniques are used in the signal treatment with the help of a computer.

A Passive Optical Fiber Current Sensor Based on YIG

A research on passive optical fiber current sensor based on magneto-optical crystal and a new design of light path of the sensor head are presented. Both methods of dual-channel optical detection of the polarization state of the output light and signal processing are proposed. Signal processing can obtain the linear output of the current measurement of the wire more conveniently. Theoretical analysis on the magnetooptical fiber current sensor is given, followed by experiments. After that, further analysis is made according to the results, which leads to clarifying the exiting problems and their placements.

面向新型电力系统的光纤电流传感技术研究进展

电流传感测量在电力系统的计量、保护、控制等领域有举足轻重的作用。随着中国新型电力系统建设纲要提出并且智能化、数字化水平不断增长,电流传感器面临着宽频带、高动态、小型化的需求。相比于传统电磁互感器,基于法拉第效应、磁致伸缩、磁流体、热效应等原理的先进电流测量技术在宽幅值、宽频带、电磁免疫上各有优势;另一方面,针对新型电力系统的未来场景需求,传感器的部署、精度要求和可靠运行面临重大挑战。从电流测量机制方面,分别介绍了基于法拉第效应、热光效应、磁流体和磁致伸缩效应的电流传感技术。在此基础上,指出电流传感技术在传感方式、频率特性、环境适应性、直流测量等方面的挑战,需要新的传感材料以及拓扑结构提升其测量性能。之后,提出光纤电流测量发展趋势建议,为准确度高、适应性好的光纤电流传感器在新型电力系统建设中的广泛应用提供技术指导。

Research on Non-Contact Weak Current Detection Technology

With the continuous development of industrial technology, the weak current plays an increasingly important role in all fields of life. In order to facilitate the user to carry, the study of contactless weak current measurement technology is also emerging. This article’s design idea is based on two-dimensional reluctance sensor device built non-contact weak current detection system. The system uses the reluctance sensor HMC1002 to collect the current signal and the temperature sensor DS18B20 to compensate the temperature. The signals collected by the reluctance sensor and the temperature sensor are extremely weak. After being amplified by the amplifying circuit, the signal is conducive to subsequent detection and processing. Filter circuit can filter out interference signals to achieve the goal of improving accuracy. After the corresponding algorithm of the microcontroller will convert the signal voltage, easy to read and store, thus designing a non-contact current measurement capable of detecting weak currents and achieving higher accuracy.

霍尔效应式力传感器的温度补偿

针对霍尔效应式力传感器温度漂移的问题,提出了混沌自适应鲸鱼优化BP神经网络(CIWOA-BP)的温度补偿新模型。该模型通过Cubic映射作为初始鲸鱼种群生成方法,以提高种群的质量和分布均匀性。引入自适应权重调整鲸鱼的收缩包围机制,提高算法的全局搜索能力和收敛性。利用CIWOA算法对反向传播(back propagation,BP)神经网络的初始权值和阈值进行优化,使模型具有更好的测量精度和稳定性。研究结果表明,温度补偿以后霍尔效应式力传感器的灵敏度温度系数αs由5.08×10^(-3)/℃减少至9.8×10^(-5)/℃,减小了2个数量级,温度附加相对误差由补偿前的19.82%减小到了0.38%,减小了52倍以上,从而有效的减弱了温度对测量结果的影响。

高温环境下的轴承保持架转速非接触测试方法

滚动轴承是发动机、燃气轮机等设备中的重要旋转部件,需要长期工作在高温环境中。为了预防轴承打滑,减少轴承损伤及失效,需要实时获取高温环境下的轴承保持架转速参数。文中提出了一种基于涡流效应的耐高温转速传感器,使用耐高温线绕制传感器探头,通过周期性改变轴承保持架与探头的距离实现保持架转速的测量。搭建高温转速平台进行测试,验证了传感器的可行性,实现了高温时轴承保持架转速的非接触测量。结果表明:在300℃高温环境中,转速传感器的最大非线性误差为0.511%,最大重复性误差为0.771%。

数字闭环全光纤电流互感器信号处理方法

介绍了全光纤电流互感器(allfiber-optic current sensor,A-FOCS)的工作原理。针对输出信号特点,应用方波调制提高系统响应灵敏度,相关解调提取相位信息。在此基础上,引入阶梯波反馈技术,在2束相干偏振光间叠加一个与法拉第(Faraday)相移大小相等、方向相反的非互易相位差,实现闭环检测。提出三倍频方波调制方法,提高检测速度、增大闭环系统检测带宽。测试结果表明,闭环系统在-40^+60℃范围内标度因数变化小于±0.25%,接近IEC标准0.2s级(±0.2%);系统带宽大于6kHz;分辨能力小于0.5A。试验结果证明了信号处理方法的正确性。

Verdet常数色散对光学电流传感器灵敏度影响的理论研究

为了加深对灵敏度问题的理解,这里以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了重火石玻璃的Verdet常数色散特性及其对块状玻璃光学电流传感器灵敏度的影响.在块状玻璃光学电流传感器系统中,光源的驱动电流与环境温度改变,都会造成光源峰值波长移动.传感头光学材料的Verdet常数的色散特性会使光学电流传感器的灵敏度随光源波长的变化而改变.研究结果表明,Verdet常数的色散特性会对输出曲线的尺度因子产生明显的影响.因此,对光源采取恒温恒流控制或者对结果进行校正是必要的.该研究结果可为光学电流传感器的研究设计人员提供有用的参考.

光学电流传感器现场运行性能分析

本文介绍了一种用于测量高压输电线电流的光学电流传感器，根据该传感器在某110kV变电站现场长时间运行的数据记录，分析了它的实际性能及存在的问题，提出了一种新颖的温度补偿方法。

法拉第旋光器温度特性对无源解调全光纤电流互感器的影响

无源调制式光纤电流互感器在原有的In-line光纤电流互感器结构基础上加入了22.5的法拉第旋光器用以达到将信号检测的工作点移到最敏感的位置且同时提高系统的抗扰度的目的。为促进无源解调型全光纤电流互感器的实用化进程,根据制备法拉第旋光器的法拉第晶体温度特性,从理论上分析了法拉第旋光器温度特性对无源解调全光纤电流互感器温度稳定性的影响,并针对不同种温度特性各异的法拉第晶体采用数值计算的方法对法拉第旋光器温度特性对系统输出的温度稳定性的影响进行了评估。

基于BGO晶体的反射型法拉第光纤电流传感器

采用Bi4Ge3O12(BGO)晶体作为传感元件,设计了一种闭合磁环型光纤电流传感器,并对其传感特性进行了理论分析和实验研究.将BGO晶体加工成一带斜面的长方体,并在端面镀金属膜,通过光在晶体中多次临界反射来增大光程以提高测量灵敏度.实验测量得到的法拉第转角与采用倍频法测量的结果符合较好,但与实际结果存在一较大比例系数.对产生该系统误差的主要因素——传感头端面金属膜反射引起的相移及入射角偏离临界角时产生的相移进行了详细地理论分析和数值模拟.结果表明,金属膜反射和偏离临界角引起的相移对测量结果均有较大影响,但输出与作用在传感头上的磁感应强度呈很好的线性关系,可以通过将传感器的测量值乘上一个补偿系数来消除反射相移所产生的误差.

用于电力系统的光学电流互感器技术进展

介绍了光学电流测量技术的发展情况,描述了目前几种主要的互感器结构及其基本原理,并对各自存在的问题及解决途径进行了讨论。从研究现状来看,块状玻璃型传感器技术相对成熟,已经有商业产品问世;混合型传感器测量精度较高,但传感头有源电路的供电技术复杂,还没有圆满的解决方案;全光纤型是光学电流互感器发展的最终目标,目前存在的主要问题是光纤的固有线性双折射难以处理,有赖于新型光纤材料及集成光学元件的进一步发展。最后综合评述了光学电流互感器技术的发展趋势及产业化前景。

反射相移色散对OCS灵敏度影响的理论研究

以琼斯矩阵为数学工具 ,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了单层保偏反射膜反射相移的色散特性及其对光学电流传感器灵敏度的影响 在光学电流传感器系统中 ,光源的驱动电流与环境温度改变 ,都会造成光源峰值波长移动 由于反射膜上产生的反射相移的色散特性 ,会使光学电流传感器的灵敏度随光源波长的变化而改变 研究结果表明 ,反射相移的色散特性会对输出曲线的尺度因子产生明显的影响 因此 ,光源的恒温控制与光源驱动电流的恒流控制是必要的

线性双折射色散对OCS灵敏度影响的理论研究

以琼斯矩阵为数学工具 ,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了线性双折射的色散特性及其对光学电流传感器灵敏度的影响 在光学电流传感器系统中 ,光源的驱动电流与环境温度改变 ,都会造成光源峰值波长移动 由于光学玻璃材料线性双折射的色散特性 ,会使光学电流传感器的灵敏度随光源波长的变化而改变 研究结果表明 ,线性双折射的色散特性会对输出曲线的尺度因子产生影响 ,但是影响很小可以忽略

超大电流量值传递用光纤电流传感技术

面向工业、国防及重大科学研究领域超大电流在线计量的迫切需求,提出基于光纤电流传感器量程自扩展特性实现超大电流计量标准的量值传递。基于微分琼斯矩阵方法,建立了光纤敏感环路的数学模型,揭示了线性双折射对传感器量程自扩展特性的影响机理,并证明了采用椭圆双折射光纤的电流传感器具有良好的量程自扩展能力,可通过光纤圈数对Faraday效应的比例放大作用,利用小电流实现传感器在超大电流下的等效校准。研制了干涉式数字闭环柔性光纤电流传感器,可在不断开载流母线的情况下直接形成敏感环路,实现在线计量。样机性能测试结果表明:在直流等效10~210 k A范围内,样机的测量准确度优于±0.1%;在工频额定等效25 k A条件下,样机的比差准确度满足IEC60044-8 0.2 S级要求;样机的带宽大于10 k Hz。

Sagnac环形电流互感器的原理与发展研究

高压变电站中用于电力系统电流测量的全光纤电流传感器由于具有传统电流互感器无法比拟的优点,具有广阔的应用前景。Sagnac环形电流互感器是在干涉式光纤陀螺结构上发展起来的一种互感器结构。由于基于Sagnac干涉仪技术的光纤陀螺的实用化,用此技术来实现Sagnac环形电流互感器的实用化成为电流互感器的热点。本文首先介绍了Sagnac环形电流互感器的基本原理和结构,通过建立电流互感器的光学矩阵模型推出了电流互感器的基本公式,然后综述了其发展过程,研究成果以及存在的主要问题,重点讨论了温度漂移和温度稳定性。

起偏器参量对光学电流传感器性能的影响

以琼斯矩阵为数学工具 ,利用理论分析、计算机仿真和实验研究的方法 ,考察了偏振片的消光比和预偏角误差对光学电流传感器输出特性的影响 研究结果表明 ,上述偏振片参量均可在光学电流传感器的输出中引入直流分量 ,并使尺度因子发生一定的改变 当最终输出信号用交流电表度量时 ,输出信号中引入的直流分量可被交流电表中自带的隔直电容滤除 ,尺度因子的改变可用后续信号处理电路中的放大单元矫正

光学玻璃电流互感器中互易性问题的理论研究

针对“折返式光路在可使Faraday效应加倍的同时消除线性双折射的影响”的说法,导出了具有折返光路的正交共轭反射式(OCR式)、直接反射式(DR式)及屋脊棱镜反射式(RPR式)光学电流传感器模型的等效传输矩阵.结果表明,当不存在法拉第效应时,OCR式折返光路可以消除线性双折射影响,DR式以及RPR式折返光路不能消除线性双折射的影响;在法拉第效应与双折射同时存在时情况下,上述三种折返光路都不能消除线性双折射的影响.因此,这一说法至少在采用惯常的差除和信号处理方案的光学玻璃电流互感器中是否成立有待商榷.