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光纤电流传感器原理知多少

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光纤电流传感器原理知多少
定义：光纤电流传感器是以法拉第磁光效应为基础、以光纤为介质的新型电流传感器。
一、光纤电流传感器原理
Tip:当线偏振光在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ=V*B*l,比例系数V称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应。 1845年由M.法拉第发现。
1、光纤电流传感器结构
光纤电流传感器主要由传感头、输送与接收光纤、电子回路等三部分组成（如图所示）。传感头包含载流导体，绕于载流导体上的传感光纤，以及起偏镜、检偏镜等光学部件。电子回路则有光源、受光元件、信号处理电路等。从传感头有无电源的角度，可分为无源式和有源式两类。
2、无源式光纤电流互感器（OFCT）
OFCT主要利用了法拉第磁光效应。即磁场不能对自然光产生直接作用，但在光学各向同性透明介质中，外加磁场H可使在介质中沿磁场方向传播平面偏振光的偏振面发生旋转。这种现象被称为磁致旋光效应或法拉第效应。
当一束线性偏振光通过置于磁场中的法拉第旋光材料时，若磁场方向与光的传播方向相同，则光的偏振面将产生旋转。
3、有源式光纤电流传感器（HOCT）
这是一种基于传统互感器传感原理，利用有源器件调制技术、以光纤为信号传输媒介，将高压侧转换得到的光信号送到低压侧解调处理，并得到被测电流信号的新型传感器。它既发挥了光纤系统的绝缘性能好、抗干扰能力强的优点明显降低了大电流高压互感器的体积、重量和制造成本，又利用了传统互感器原理技术成熟的优势，避免了纯光学互感器光路复杂、稳定性差等技术难点。
有源OFCT是通过一次采样传感器（空心线圈或小CT,电阻分流器）将电流信号传递给发光元件而变成光信号，再由光纤传递到低电位侧、变换成电信号以后输出。高压侧电子器件供电方式有光供电、母线电流供电和太阳能电池供电等。
空心线圈的截面为矩形或圆形，其感应电动势与线圈的尺寸、匝数以及一次电流有关，受外磁场和载流导体位置的影响小。因此，对空心线圈的输出电压积分即可还原为被测电流。
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