电致伸缩材料耦合DFB-FL光纤电流互感器

摘要

针对传统的电磁式电流互感器检测灵敏度低、传输距离短、智能互联能力差等关键问题，提出采用堆叠型锆钛酸铅压电陶瓷（lead zirconate titanate piezoelectric ceramics, PZT）与分布反馈光纤激光器（distributed feedback fiber laser, DFB-FL）进行耦合的光纤电流互感器。根据电磁感应原理，建立具有多匝线圈缠绕的环形高导磁取电感应结构，该结构通过被测线路交流电磁场为PZT传感器提供驱动电压信号。PZT在电信号的驱动作用下带动DFB-FL光纤传感器振动，从而改变DFB-FL光纤传感器的出射光信号中心波长，利用迈克耳逊干涉仪对变化的光信号进行解调，还原被测电流信号。最后分析实验结果，获知该光纤电流互感器的关键检测参数。研究结果表明：该光纤电流互感器的检测带宽为0～30 kHz,电流检测范围为0.1～78 A,最大非线性误差度为5.3%,线性拟合度为99.96%,检测灵敏度为110.1 mV·A^-1。

关键词

电磁感应 / 光纤传感 / 锆钛酸铅压电陶瓷 / 分布反馈光纤激光器 / 电流互感器