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光纤磁流体FP电磁场传感器重点.doc

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第１７卷第１０期 ２００９年１０月 光学精细工程 ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖ０１．１７Ｎ０．１０ Ｏｃｔ．２００９ 文章编号１００４—９２４Ｘ（２００９）１０—２４４５—０５ 光纤磁流体Ｆ－Ｐ电磁场传感器 胡 涛１，赵 勇２，吕志伟１，陈菁菁２ （１．哈尔滨工业大学自动化测试与控制系，黑龙江哈尔滨１５０００１； ２．东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１１０００４） 纲要：鉴于磁流体的可控折射率特征，以磁流体纳米功能资料为腔内介质，提出一种构造简单、无挪动零件的新式光纤Ｆ－Ｐ电磁场传感器，实现了电磁场的丈量。同时，给出了鉴于光纤光栅波长解调技术对光纤Ｆ－Ｐ滤波器输出波进步行解调检测的方法。剖析了磁流体的可控折射率特征及其用于丈量电磁场的原理，介绍了传感器系统的构造和原理。对所提出的方法以及影响丈量结果的要素进行了初步的实验，结果表示，环境温度和磁流体薄膜厚度都会对丈量结果有影响。在磁流体薄膜厚度为１２．７肚ｍ时，丈量特征拥有较好的线性度。重点词：光纤Ｆ－Ｐ滤波器，磁流体，光纤传感器，电磁场丈量 中图分类号：ＴＮ２５３ 文件表记码：Ａ Ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｎｓｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｉｄ ＨＵＴａ０１，ＺＨＡＯＹｏｎ９２，ＬＵＺｈｉ—ｗｅｉｌ，ＣＨＥＮＪｉｎｇ－ｊｉｎ９２ （１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆａ ｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄ，ａｎｏｖｅｌｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃＦ－Ｐ ｅ— ｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｎｓｏｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｎｏ ｍｏｖｅａｂｌｅｐａｒｔｓｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｕｓｉｎｇ ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄａｓ ｔｈｅｍｅｄｉｕｍｉｎ ａ Ｆ—Ｐ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｃａｖｉｔｙ．Ｔｈｅｎ，ａｓｉｇｎａｌｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｃａｎｎｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ—ＣＯＮ— ｔｒｏｌｌｅｄｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆｔｈｅ ｓｅｎｓｏｒ ｓｙｓｔｅｍｉｓｇｉｖ— ｅｎ．Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ｏｂｔａｉｎｅｄｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄ ｆｉｌｍａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｌｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｍａｇ— ｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄｆｉｌｍｉｓ１２．７ｆ｜ｍ，ｔｈｅｒｅｉｓ ａ ｆａｉｒｌｙｇｏｏｄｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃＦ—Ｐｆｉｌｔｅｒ；ｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄ；ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓｅｎｓｏｒ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ 收稿日期：２００８—１卜２１；订正日期：２００８—１２—２３． 基金项目：黑龙江省博士后基金资助项目；辽宁省自然科学基金资助项目（Ｎｏ．２００８２０３９） 万方数据 光学精细工程 第１７卷 前言 电力系统中的电流丈量长久依赖传统的电磁式电流互感器，而这类丈量存在以下问题：在电网故障时，大的冲击及工频电流会造成互感器的磁路饱和；高电压等级的电流互感器绝缘技术困难、体积笨莺，绝缘花费也很大；油作为绝缘及传热介质存在爆炸的危险