Волоконно-оптические датчики магнитного поля и электрического тока с многопроходными чувствительными элементами на основе эффекта Фарадея в Bi12GeO20
Диссертация
Определённые успехи достигнуты в работах по созданию ВОД магнитного поля и электрического тока. Так, в работе описан ВОД для измерения и контроля токов питания в бортовых системах космических аппаратов, самолётов и кораблей, где необходимы лёгкие, надёжные и прочные датчики для измерения переменного электрического тока до 1000 А на частотах от 50 Гц до 20 кГц, способный к работе при наличии… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА I. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, ОСНОВАННЫЕ НА ЭФФЕКТЕ ФАРАДЕЯ В МАТЕРИАЛЕ СО СТРУКТУРОЙ СИЛЛЕНИТА
- 1. 1. Теоретический анализ характеристик чувствительного элемента волоконио-оптического датчика магнитного поля и электрического тока для различных схем его построения
- 1. 2. Аналитический расчёт температурных характеристик коэффициента преобразования однопроходного чувствительного элемента ВОД
- 1. 3. Экспериментальные исследования однопроходной схемы чувствительного элемента ВОД магнитного поля и электрического тока
- 1. 4. Описание схемы и конструкции ВОД
- 1. 5. Оценка потерь в макете датчика с однопроходным чувствительным элементом
- 1. 6. Расчёт соотношения «сигнал-шум» и чувствительности датчика
- 1. 7. Выводы к главе 1
- ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МНОГОПРОХОДНОГО ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
- 2. 1. Обоснование необходимости математической модели
- 2. 2. Уравнения математической модели
- 2. 3. Постановка задачи математического моделирования
- 2. 4. Выводы к главе 2
- ГЛАВА 3. ПРОГРАММА МОДЕЛИРОВАНИЯ ЧЭ ВОД МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
- 3. 1. Требования к программе моделирования ЧЭ ВОД
- 3. 2. Структура данных программы BSO
- 3. 2. 1. Структура данных вычислительного блока
- 3. 2. 2. Структура данных блока интерфейса
- 3. 3. Разработка алгоритма программы
- 3. 3. 1. Алгоритм расчёта вектора Максвелла на выходе ЧЭ ВОД
- 3. 3. 2. Алгоритм расчёта выходной интенсивности
- 3. 3. 3. Алгоритм расчёта коэффициента преобразования
- 3. 3. 4. Алгоритм расчёта температурного дрейфа выходных величин
- 3. 3. 5. Алгоритм организации вычисления выходной величины
- 3. 3. 6. Алгоритм организации вычисления выходной величины
- 3. 4. Графический интерфейс программы
- 3. 4. 1. Главная панель программы
- 3. 4. 2. Окно табличного вывода результатов
- 3. 4. 3. Окно графического вывода результатов. График
- 3. 4. 4. Окно графического вывода результатов. Номограмма
- 3. 5. Практическое применение программы моделирования чувствительного элемента ВОД
- 3. 5. 1. Задача лабораторной работы
- 3. 5. 2. Задача лабораторной работы
- 3. 5. 3. Внедрение программы. Г
- 3. 6. Выводы по главе 3
- 4. 1. Коэффициент преобразования многопроходного ЧЭ
- 4. 2. Обоснование расчёта влияния ЛДП на характеристики ЧЭ
- 4. 3. Влияние ЛДП на выходную характеристику ЧЭ
- 4. 4. Влияние ЛДП па коэффициент преобразования ЧЭ
- 4. 5. Влияние ЛДП на температурный дрейф характеристик ЧЭ
- 4. 6. Математическое обоснование возможности стабилизации влияния
- 4. 7. Сравнительный расчёт влияния ЛДП на коэффициент преобразования ЧЭ
- 4. 8. Сравнительный расчёт влияния ЛДП на температурный дрейф коэффициента преобразования ЧЭ
- 4. 9. Определение возможности использования ЛДП для компенсации температурного дрейфа константы Верде в кристалле ЧЭ
- 4. 10. Выводы к главе 4
- 5. 1. Описание оптической схемы ВОД
- 5. 2. Блок излучателя ВОД магнитных полей и электрических токов
- 5. 3. Блок оптического приемника для ВОД магнитных и электрических полей
- 5. 4. Блок оптоэлектронного модуля для ВОД магнитных полей и электрических токов
- 5. 5. Технология изготовления и настройки чувствительного элемента
- 5. 6. Технология сборки чувствительного элемента
- 5. 7. Описание экспериментальной установки
- 5. 8. Результаты измерений и их обсуждение
- 5. 9. Выводы к главе 5
Список литературы
- Удалов М.Е. и др. Анализ влияния остаточного линейного двулучепреломления Bil2Ge020 на характеристики волоконно-оптических датчиков магнитного поля // Радиотехника и электроника, т. 47, № 11, 2002. стр. 1286.
- Удалов М.Е. и др. Влияние линейного двулучепреломления на характеристики волоконно-оптического датчика магнитного поля // Экология, мониторинг и рациональное природопользование, Выпуск 6(2003). — М.: МГУЛ, 2000. — С. 282−285.
- Удалов М.Е. и др. Волоконно-оптические датчики магнитного поля и электрического тока на основе эффекта Фарадеяв кристаллах B112S1O20 и$ Bii2Ge02o // Спецвыпуск «Фотон-Экспресс», Наука, № 6, 2005. С. 166−176.
- Удалов М.Е. и др. Волоконно-оптический датчик магнитного поля с многопроходным чувствительным элементом на основе В^веОго // Радиотехника и электроника, № 8, т. 50, 2005. С. 941−946.
- Удалов М.Е. Расчёт функций преобразования волоконно-оптических датчиков электрического тока с отражательной схемой построения чувствительного элемента // Сборник научных статей докторантов и аспирантов
- Московского государственного университета леса, // Науч. тр Вып. 329(6), М.: МГУЛ, 2004. — С. 16−21.
- Toshiko Yoshino. Sensors for electric industry // Intern. J. Optoelectronics, v. 3, № 5, pp. 120−126, 1998.
- Mitsui N. Hosoe K., Usami H., Miyamoto S. Development of fiber-optic voltage and magnetic field sensors // IEEE Trans. Power Del., v. PWRD-2, № 1, pp. 8793, 1987.
- A.J. Rogers. Optical fiber current measurement. // Intern. Journ. Optoelectronics, vol. 3, № 5, pp. 120−126, 1998.
- X.P.Dong, B.C.B. Chu and K.S. Ching. An electric current sensor employing 1 twisted fibre with compensation for temperature and polarization fluctuations
- Meas. Sci. Technol., vol. 8, pp. 606−610, 1997.
- K.B.Rochford, A.H. Rose and G.W. Day. Magneto Optic sensors Based on iron Garnets // IEEE Trans, v. 32, № 5, p.41 13, 1996.
- A.H.Rose, M.N. Deeter and G.W. Day. Submicroampere-per-root-hertz current sensor based on the Faraday effect in Ga: YIG. Opt. Left., v. 18, pp. 1471−1473, 1993.
- A.J.Rogers «Optical measurement of current and voltage on power systems», Ь IEEE Journ. Electr. Power. Appl., vol. 2, pp.120−126, 1979.
- A.M.Smith «Optical fibre current measurement device at a generating station» ECOSA (Utrecht), Proc. SPIE, vol. 236 (Bellingham: SPIE), pp. 352 357, 1979.
- Optical fiber sensors- System and applications, ed. Brian Calshow and John Da-kin // ARTECH HOUSE, Boston, London, pp. 745−785, 1989.
- V.K. Gorchakov, V.V. Kutzaenko and V.T. Potapov «Electrooptical and magne-tooptical effects in bismuth silicate crystals and polarization sensors using such crystals». Jnt. Journ., «Optoelecronics, vol.5, № 3, pp. 235−250,-1990.--
- R.L.Patterson, A.N.Rose, D. Tang and G.W.Day «A Fiber-Optic Current Sensor for Aerospace Applications, IEEE AES System Magazine, December 1990.
- Y.Yamagata, T. Oshi, H. Katsukawa S. Kato, Y. Sakurai «Development of Optical i Current Transformer and Application to Fault Location Systems for Substatipns», IEEE Trans, of Power Del., vol. 8, № 3, July 1993.
- A.Papp and H. Harms, «Magnetooptical current transformer», Appl. Optics, vol. 19 (I: Principles), p. 3729- (II: Components), p. 3735- (III: Measurements), pp. 37−41, 1980.
- H.Takada, S. Miymoto, T. Mitsui and T. Tomimasu «Application -on fibre-optic•magnetic-field sensor to Kicker magnet». Phys.E.Sci Instrum., v. 21, pp. 371— 374, 1988.
- ЗО.Горчаков B.K., Куцаенко B.B., Кулаков JI.A., Кован И. А., Потапов В. Т.,
- Чернобай А.Г., Яковенко В. И. «Исследование распределения магнитного поля в камере ТОКАМАК с помощью световодного датчика», Вопросы атомной науки и техники, № 4, стр. 75−78, 1990.
- Т.В. Потапов. Экспериментальное исследование температурной стабильности датчиков магнитного поля на основе Bii2Si02o // Письма ЖТФ, том 24, № 11, 1998 г.
- K.Kuima, S. Tai, M. Nunoshita, N. Mizakami, Y.Ida. Fiber-optic current ans volt-Щ age sensor using Bil2Ge020 single crystals // J. Lightwave Technol., v. LT1,1, pp. 93−97,1983.
- Т. В. Потапов. Температурная стабилизация магнитооптической модуляции в кристаллах силиката висмута // Радиотехника № 4, стр. 29−33,1988.
- Р. Аззам, Н. Башара «Эллипсометрия и поляризованный свет», пер. с анг^ лийского.-М.: Мир, 1981.
- Van Den Tempel С.М.М. Model of new temperature-compensated optical current sensor using Bii2GeO20 // Appl. Optics, v. 32, № 25, pp. 4869−4874,1993.
- Потапов T.B. «Компенсация температурных дрейфов коэффициента преобразования волоконно-оптических датчиков магнитного поля на основе Bii2SiO20. Дисс. На соискание учёной степени к. ф.-м. н. М., 1998.
- Lee Т.Р., Burrus С.A. IEEE J. Quantum Electronics QE-8, p. 370,1972.