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光纤电流传感器原理知和传感器的分类

  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,电流传感器外加磁场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。

  可以用不同的观点对传感器进行分类:它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应),它们的用途,它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。

  根据传感器工作原理,可分为物理传感器和化学传感器二大类:。

  传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应,诸如压电效应,磁致伸缩现象,离化,极化,热电,光电,磁电等效应,被测信号量的微小变化都将转换成电信电流传感器号。

  化学传感器包括那些以化学吸附,电化学反应等现象为因果关系的传感器,被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

  有些传感器既不能划分到物理类,也不能划分为化学类,大多数传感器是以物理原理为基础运作的,化学传感器技术问题较多,例如可靠性问题,规模生产的可能性,价格问题等,解决了这类难题,化学传感器的应用将会有巨大增长。

  按照其用途,传感器可分类为:压力敏和力敏传感器,位置传感器,液面传感器能耗传感器,速度传感器,热敏传感器,加速度传感器,射线辐射传感器,振动传感器,湿敏传感器,磁敏传感器,气敏传感器,真空度传感器,生物传感器等。

  以其输出信号为标准可将传感器分为:模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号,数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换),膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换),开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

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