线性双折射对光学电流互感器影响的理论分析VIP专享VIP免费

线性双折射温度特性对光学电流互感器影响的理论分析王政平，吴强，李庆波，黄宗军，史金辉（哈尔滨工程大学理学院，黑龙江哈尔滨!"###!）摘要：用理论分析和计算机仿真的方法分析了线性双折射的温度特性及其对光学玻璃电流互感器输出特性的影响$结果表明：当温度均匀分布时，传感头与周围介质相互作用产生的应力线性双折射是影响系统灵敏度的主要因素；当温度在%&#!&#’范围内变化时，线性双折射使系统灵敏度变化可达!($该研究结果可为光学玻璃电流传感器研究者提供参考$关键词：光学玻璃电流传感器；)*+*,*-效应；线性双折射；温度特性中图分类号：.&/0$0文献标识码：1文章编号：!##2%3#&/（0##"）#0%#030%#"!"#$%#&’()*)+)*,-’-$.&"##..#(&$.&"#&#/0#%)&1%#.#)&1%#-$.*’+#)%2’%#.%’+3#+(#$+&"#0#%.$%/)+(#$.)+$0&’(43*)--(1%%#+&-#+-$%516789:;<4=>;<，5?@>*;<，AB@>;<4CD，E?1678D;<4FG;，HEBI>;49G>（HJ9DDKDLHJ>:;J:，E*+C>;M;<>;::+>;N:+O>P-，E*+C>;!"###!，Q9>;*）42-&%)(&：R9:P:S=:+*PG+:J9*+*JP:+>OP>JDLK>;:*+C>+:L+>;<:;J:*;,>PO:LL:JP>;J4J*KK-*;*K-T:,*;,O>SGK*P:,U>P9*JDS=GP:+$R9:DGPJDS:O9DUOP9:O-OP:SO:;O>P>N4>P-J*;C:J9*;<:,C-D;:=:+J:;PU9:;P:S=:+*PG+:+*;<:OL+DS;:<*P>N:&#,:<+::OPD=DO>P>N:&#,:<+::OJ:K4O>GO$59:;P9:P:S=:+*PG+:L>:K,>O,>OP+>CGP:,:N:;K-，K>;:*+C>+:L+>;<:;J:>;,GJ:,C-SGPG*K=+:OOG+:DLP9:O:;O>;<9:*,*;,OG++DG;,>;*K>OS*>;L*JPD+*LL:JP>;P>N>P-$59:;L*C+>J*P>;;<9:*,，+*P>D;*KO:*K>;*P:CGLL:+S*P:+>*KO9DGK,C:GO:,PD,:C*P:K>;:*+C>+:L+>;<:;J:*;,>S=+DN:P:S=:+*PG+:OP*C>K>T*P>D;DLP9:S:*OG+>;O+:O:*+J9*LLD+,O*GO:LGK+:L:+:;J:LD+P9DO:OPG,->;OP>JODLD=P>J4J*KJG++:;PO:;OD+；L*+*,*-:LL:JP；K>;:*+C>+:L+>;<:;J:；P:S=:+*PG+:J9*+*JP:+>OP>JO收稿日期：0##&%#W%#!$基金项目：黑龙江省自然科学基金资助项目（)#!%#0）$作者简介：王政平（!W&W%），男，教授，博士生导师$光学电流互感器（D=P>J*KJG++:;PP+*;OLD+S:+，.QR）是利用光学技术直接或间接地测量电流的装置$尽管与传统油浸式电流互感器相比，.QR具有明显的优点，但目前真正可立足于市场的.QR产品尚不多见$其中线性双折射（K>;:*+C>+:L+>;<:;J:，AX）对系统性能的不良影响就是限制.QR发展的原因之一$光学玻璃电流传感头中的AX可分为应力AX（由玻璃材料冷凝与加工过程中形成的残余应力或传感头与相邻结构间相互作用产生的应力引起）与几何AX（传光截面正交方向几何边界尺寸不同引起）$对于传输光束截面远小于传感头可用传光截面的情形，后者可不予考虑$传感头周围环境温度改变对AX产生的作用有二：!）当环境温度快速变化时，传感头内温度分布不均使各处膨胀不同而产生内应力分布改变导致线性双折射量值变化；0）当环境温度变化足够缓慢时，头内温度虽然均匀分布，但由于传感头与周围封装材料的膨胀系数不同而产生外应力，导致线性双折射量值变化$后者在第一种情况下也会存在$这两种作用都会影响.QR输出特第02卷第0期哈尔滨工程大学学报YDK$02Z$00##"年&月IDG+;*KDLE*+C>;M;<>;::+>;N:+O>P-1=+$0##"万方数据性!文中仅对传感头内温度均匀分布时由外应力所致的线性双折射的变化规律及其对"#$输出特性的影响进行理论分析!由于在实验中无法将传感头中%&引起的效应与保偏反射膜反射相移对系统的影响分开，故只能提供理论研究结果!’应力线性双折射块状玻璃光学电流互感器传感头的模型如图’所示!图’块状玻璃光学电流互感器传感头模型()*!’$+,-./,0.12+,&3045*0677.82)96093::,;27,;7);*+,6/测量系统传感头的受力情况相当复杂，将其简化等效为<个单臂之和，每臂近似为矩形，把垂直于传播路径上的两正交方向定为!（图中水平方向）、"（图中垂直方向），所受的压强为#!和#"!应力导致传感头在!、"方向上的折射率之差为［’］$!=$">’?（#’?=#’’）（’@%）$A·!#&!（’）式中：#...