ZF-7玻璃線性雙折射對光學電流傳感器輸出性能的影響.pdf

1、線性雙折射是制約光學電流傳感器實用化的重要因素之一，光學玻璃電流傳感器相較于全光纖型光學電流傳感器，可以在很大程度上降低線性雙折射對系統(tǒng)的不良影響，但依然無法完全克服?？紤]到目前絕大多數(shù)光學玻璃電流傳感頭系用ZF—7玻璃制成，故本文以“ZF—7玻璃線性雙折射對光學電流傳感器輸出性能的影響”為中心，詳盡的推導出了單環(huán)路光學玻璃電流傳感器、法拉第鏡式折返光路光學玻璃電流傳感器、直接反射式折返光路光學玻璃電流傳感器以及屋脊棱鏡式折返光路光學玻

2、璃電流傳感器四種系統(tǒng)的輸出對線性雙折射依賴關(guān)系的表達式，給出了相應的計算曲線，并對其進行了比較與分析。結(jié)果表明： 在入射光以0°，45°，90°...起偏的情況下，以現(xiàn)有單環(huán)路光學玻璃電流傳感器系統(tǒng)為基準，法拉第鏡式折返光路光學玻璃電流傳感器傳感方案可在不加大線性雙折射對系統(tǒng)影響的前提下，將系統(tǒng)靈敏度提高一倍；直接反射式折返光路光學玻璃電流傳感器傳感方案在提高系統(tǒng)靈敏度的同時也將增大線性雙折射對系統(tǒng)的影響；而屋脊棱鏡式折返光路光學玻璃電

3、流傳感器傳感方案對系統(tǒng)靈敏度的改變程度依賴于系統(tǒng)中存在的線性雙折射的大?。寒斁€性雙折射為零時，系統(tǒng)輸出也為零；當線性雙折射增大時，在系統(tǒng)輸出隨之增大、靈敏度相應提高的同時，穩(wěn)定性將隨之變差。這一結(jié)論從理論上否定了由Laming等提出的并在業(yè)界廣為流傳的“光纖電流傳感器或光學玻璃電流傳感器可通過折返式光路設(shè)計消除線性雙折射對系統(tǒng)的影響，同時使Faraday效應加倍”這一未曾提供理論依據(jù)的說法。 鑒于折返光路的傳感方案只能不同程度地

4、改變系統(tǒng)靈敏度而不能徹底抑制線性雙折射對系統(tǒng)的影響這一結(jié)果，課題組拋卻了光學玻璃傳感頭，提出了利用法拉第鏡作為一次傳感元件的正交共軛反射光學電流傳感器設(shè)計方案。本論文推導出了該方案系統(tǒng)輸出對線性雙折射依賴關(guān)系的表達式，并給出了相應的計算曲線。結(jié)果表明：當入射光以0°，45°，90°...起偏的情況下，正交共軛反射光學電流傳感器系統(tǒng)的輸出受到法拉第鏡預偏振角以及線性雙折射的雙重影響，兩者均可在不同程度上影響系統(tǒng)輸出特性曲線的斜率以及截距。