基于法拉第磁致旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器具有測量準(zhǔn)確、絕緣安全、易于集成、網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)等優(yōu)勢,是品質(zhì)優(yōu)良的電子式電流互感器,代表了電流互感器的重要發(fā)展方向。在科技進步和研究工作者們在不懈攻堅努力下,光學(xué)電流互感器的研究工作已經(jīng)取得了重要的實用化研究成果。盡管如此,距離普及應(yīng)用還存在差距,其中一方面表現(xiàn)為不均勻磁場會對測量準(zhǔn)確度造成不利影響。本文主要針對光學(xué)電流互感器的不均勻磁場問題開展研究工作。本文遵循先一般物理場再磁場、先局部后整體的學(xué)術(shù)研究路線,研究感應(yīng)不均勻介質(zhì)的瓊斯矩陣,探索不均勻磁場法拉第磁致旋光的磁場感知情況,分析不均勻磁場光學(xué)電流互感器的傳感特性。首先,通過微元級聯(lián)方法,分析了感應(yīng)不均勻介質(zhì)瓊斯矩陣的基本屬性,指出瓊斯矩陣非對角元素為實部、虛部兼有的復(fù)數(shù)是感應(yīng)不均勻介質(zhì)有別于均勻介質(zhì)的基本特征,是本征坐標(biāo)系沿介質(zhì)光程變化的結(jié)果。其次,通過酉變換的數(shù)學(xué)手段,建立了感應(yīng)不均勻介質(zhì)瓊斯矩陣三元模型。三元模型沒有冗余,由介質(zhì)相移差、介質(zhì)感應(yīng)角和介質(zhì)不均勻角三個相互獨立物理參量準(zhǔn)確刻畫。定義了磁場不均勻度概念,研究了磁場不均勻度與介質(zhì)不均勻角的關(guān)系,指出介質(zhì)不均勻角能夠在介質(zhì)整體上表征物理場的不均勻程度。再次,推演了感應(yīng)不均勻介質(zhì)瓊斯矩陣三個物理參量的光程積分表達式。光程積分表式揭示了介質(zhì)瓊斯矩陣整體參量與截面感應(yīng)張量的關(guān)系。感應(yīng)不均勻介質(zhì)三元參量模型與微元級聯(lián)模型的仿真對比表明了積分表達式具有一定的合理性與準(zhǔn)確性;與分布參數(shù)模型相比,三元參量模型沒有改變瓊斯矩陣的酉矩陣屬性,適用范圍更寬廣。最后,基于感應(yīng)不均勻介質(zhì)瓊斯矩陣三元參量模型建立了磁光型光學(xué)電流互感器的不均勻磁場傳感模型。指出在磁場分布均勻與不均勻情況下,光學(xué)電流互感器的光路輸出表達不同,其中,后者受到新物理量介質(zhì)不均角的影響。光學(xué)傳感輸出仿真研究表明:基于感應(yīng)不均勻模型的磁場感知分量更為貼近微元級聯(lián)模型的,電流傳感準(zhǔn)確性高。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP212
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文介電特性發(fā)生改變，呈現(xiàn)出各向異性，傳播會發(fā)生雙折射現(xiàn)象，由此雙折射引磁致旋光效應(yīng)如圖 1-1 所示。受磁場的調(diào)制作用，且磁場對傳感材料方向的磁場大小成正比c VHL料的費爾德常數(shù)(rad/A)；方向平行的磁場強度(A/m)；通過磁光介質(zhì)的光路長度(m)。

0cVn 介質(zhì)固有折射率；波波長。中的電子振動頻率 、束縛電子數(shù)量 N 是溫度的函溫度的時變函數(shù)�？芍�，費爾德常數(shù)與旋光角成正比，費爾德常數(shù)時移。由于溫度引起的費爾德常數(shù)變化微弱，本文不光介質(zhì)光程分布不均勻介質(zhì)光程分布不均勻問題普遍存在感器所處磁場環(huán)境復(fù)雜多變，傳感光程上的磁場幾CT，傳感玻璃材料為短直長方體，而本相導(dǎo)體產(chǎn)生和磁場形態(tài)的不匹配導(dǎo)致磁場沿傳感光程不均勻分

a) MOCT b) FOCT圖 1-5 OCT 傳感單元微元模型數(shù)瓊斯矩陣J 可表示為( 2 )2 20( 2 )2 20d ( )d ( )l ll lL L xj L jcL x LL j jce e xe x e J —單位長度線性雙折射(rad/m)；—單位長度法拉第旋光角(rad)。式（1-10）可知，分布參數(shù)瓊斯矩陣 的非對角元素是完備復(fù)意的是，分布參數(shù)瓊斯矩陣模型基于兩個不可忽視的重要前提位長度線性雙折射要遠大于單位長度圓雙折射，即滿足如下條2l c 程長度積累的總圓雙折射應(yīng)盡可能小。盡管電光介質(zhì)的多層模型與磁光介質(zhì)的分布參數(shù)模型在推導(dǎo)過

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本文編號：2817211