光学电流传感头内线性双折射精选PPT.ppt
光学电流传感头内线性双折射第1页，此课件共16页哦论论文概要文概要l 光学光学电电流流传传感器感器简简介介l 论题论题意意义义l 研究系研究系统统的数学工具的数学工具l 理理论论研究研究l 计计算机仿真算机仿真l 结论结论第2页，此课件共16页哦一、光学一、光学电电流流传传感器感器简简介介 光学光学电电流流传传感器（感器（OCSOCS）是指那些利用）是指那些利用光学技光学技术术直接或直接或间间接地接地对电对电流流换换能或能或测测量，量，从而从而实现对电实现对电流流传传感的装置。感的装置。（1 1）传统电传统电流互感器的缺点流互感器的缺点l 易爆炸易爆炸l 大故障大故障电电流流导导致致铁铁芯磁芯磁饱饱和和l 铁铁磁共振效磁共振效应应以及滞后效以及滞后效应应l 输输出端开路出端开路导导致高致高压压l 体体积积大、重量大、价格昂大、重量大、价格昂贵贵l 精度限于精度限于3%3%l 易受易受电电磁干磁干扰扰影响影响第3页，此课件共16页哦（2 2）OCSOCS的的优优越性越性l测测量量频带宽频带宽l动态动态范范围围大大l绝缘绝缘性能好性能好l无开路无开路导导致高致高压压的危的危险险l不含不含铁铁芯，没有芯，没有铁铁磁共振、磁磁共振、磁饱饱和、滞后和、滞后现现象象l不含油，没有爆炸危不含油，没有爆炸危险险l受受电电磁干磁干扰扰影响小影响小l体体积积小、重量小、重量轻轻、结结构构简单简单第4页，此课件共16页哦（3 3）OCSOCS的分的分类类v全光全光纤纤型光学型光学电电流流传传感器感器v光学玻璃光学玻璃电电流流传传感器感器v混合式光学混合式光学电电流流传传感器感器v其它其它类类型型（4 4）利用）利用FaradayFaraday效效应应的的OCSOCS的工作原理的工作原理 线线偏光在与其偏光在与其传传播方向平行的磁播方向平行的磁场场H作用下，偏作用下，偏振面将旋振面将旋转转一定的角度一定的角度 第5页，此课件共16页哦 二、二、选题选题意意义义v光光学学电电流流传传感感器器中中，克克服服线线性性双双折折射射的的影影响响，是其是其实实用化必用化必须须解决的关解决的关键问题键问题之一。之一。v理理论论意意义义 =对对于光学玻璃于光学玻璃OCSOCS设计给设计给出具出具 有指有指导导意意义义的一般性理的一般性理论论公式公式v实际实际意意义义 =指指导导光学玻璃光学玻璃OCSOCS技技术术开开发发与与 工程工程设计设计第6页，此课件共16页哦 三、研究偏振系三、研究偏振系统统的数学工具的数学工具 为为描述光学系描述光学系统统中中发发生的物理生的物理过过程，程，琼琼 斯于斯于19411941年提出了用一个二元复数矢量来描年提出了用一个二元复数矢量来描 述一束光的偏振状述一束光的偏振状态态，以及用，以及用2 22 2矩矩阵阵描述描述 光学器件的方法，即光学器件的方法，即琼琼斯矢量法。此法可斯矢量法。此法可简简 单单 地地 处处 理理 光光 路路 中中 的的 光光 学学 元元 件件 数数 量量 很很 多多 的的 情情 形。形。第7页，此课件共16页哦 四、理四、理论论研究研究（1 1）系）系统统光路光路LED:LED:发发光二极管；光二极管；D1D1、D2D2：PINPIN光光检测检测器；器；Jp：电电矢的平行分量；矢的平行分量；Js：电电矢的垂直分量；矢的垂直分量；Uout：输输出出电压电压 第8页，此课件共16页哦（2 2）系）系统统的的琼琼斯矩斯矩阵阵描述描述 归归一化的入射光的一化的入射光的琼琼斯矩斯矩阵阵表达式：表达式：传传感感头头各臂的各臂的传输传输矩矩阵阵：其中：第9页，此课件共16页哦 传传感感头头各反射面的反射矩各反射面的反射矩阵阵（反射相移不（反射相移不计计）:（3 3）理）理论论研究研究结结果果理想情况（无双折射）输出电压表达式l非理想情况（考虑双折射）输出电压表达式第10页，此课件共16页哦 五、五、计计算机仿真算机仿真结结果果第11页，此课件共16页哦第12页，此课件共16页哦第13页，此课件共16页哦第14页，此课件共16页哦 六、六、结论结论 光学玻璃光学玻璃传传感感头头中存在的中存在的线线性双折射不性双折射不仅仅影响影响 输输出曲出曲线线的斜率（系的斜率（系统统灵敏度），同灵敏度），同时时也会影响曲也会影响曲 线线的截距（的截距（输输出的直流分量），并决定了起偏角出的直流分量），并决定了起偏角对对 输输出曲出曲线线截距影响的程度；曲截距影响的程度；曲线线的截距（的截距（输输出直流出直流 分量）分量）则则随起偏角改随起偏角改变变呈正弦呈正弦样变样变化。因此，在光化。因此，在光 学玻璃学玻璃电电流流传传感器工程感器工程设计设计中，中，应应采取必要的技采取必要的技术术 措施，尽可能地减小玻璃措施，尽可能地减小玻璃传传感感头头内的内的线线性双折射性双折射,并将并将预预偏角偏角设设定定为为4545度。度。第15页，此课件共16页哦 附：已投寄出的学附：已投寄出的学术论术论文文 1 王政平，李庆波，刘晓瑜等.线性双折射对 光学电流传感器输出特性影响的理论分析.光子学报 2 Wang Z P,Li Q B,Liu X Y,et al.Effects of the linear birefringence upon the performance of an optical current sensor.Optics&Laser Technology第16页，此课件共16页哦
