ZF-7玻璃線性雙折射對光學(xué)電流傳感器輸出性能的影響.pdf

1、線性雙折射是制約光學(xué)電流傳感器實(shí)用化的重要因素之一，光學(xué)玻璃電流傳感器相較于全光纖型光學(xué)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(xué)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(xué)電流傳感器輸出性能的影響”為中心，詳盡的推導(dǎo)出了單環(huán)路光學(xué)玻璃電流傳感器、法拉第鏡式折返光路光學(xué)玻璃電流傳感器、直接反射式折返光路光學(xué)玻璃電流傳感器以及屋脊棱鏡式折返光路光學(xué)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(dá)式，給出了相應(yīng)的計(jì)算曲線，并對其進(jìn)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(xué)玻璃電流傳感器系統(tǒng)為基準(zhǔn)，法拉第鏡式折返光路光學(xué)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(xué)玻璃電流傳感器傳感方案在提高系統(tǒng)靈敏度的同時(shí)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(xué)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?dāng)線性雙折射為零時(shí)，系統(tǒng)輸出也為零；當(dāng)線性雙折射增大時(shí)，在系統(tǒng)輸出隨之增大、靈敏度相應(yīng)提高的同時(shí)，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(xué)玻璃電流傳感器可通過折返式光路設(shè)計(jì)消除線性雙折射對系統(tǒng)的影響，同時(shí)使Faraday效應(yīng)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(xué)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(xué)電流傳感器設(shè)計(jì)方案。本論文推導(dǎo)出了該方案系統(tǒng)輸出對線性雙折射依賴關(guān)系的表達(dá)式，并給出了相應(yīng)的計(jì)算曲線。結(jié)果表明：當(dāng)入射光以0°，45°，90°...起偏的情況下，正交共軛反射光學(xué)電流傳感器系統(tǒng)的輸出受到法拉第鏡預(yù)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。