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1、南 京 邮 电 大 学 通 达 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 基 于 磁 光 调 制 的 特 大 高 压 交 流 电 电 流传 感 器 设 计专 业 信 息 工 程学 生 姓 名 毛 仁 杰班 级 学 号 09000313指 导 教 师 沈 骁指 导 单 位 南 京 邮 电 大 学 光 电 工 程 学 院日 期 ： 2012 年 11 月 26 日 至 2013 年 6 月 21 日摘 要本 文 基 于 法 拉 第 磁 光 效 应 ， 研 究 了 基 于 磁 光 调 制 的 高 压 交 流 电 流 传 感 器 。 首先 ， 对 课 题 的 相 关 原 理 进 行 进 一 步 的
2、研 究 ， 包 括 偏 振 光 的 基 本 概 念 、 磁 光 效 应 、交 流 磁 光 调 制 以 及 安 培 环 路 定 理 。 其 次 ， 设 计 了 电 流 传 感 器 系 统 ， 包 括 系 统 的 设计 与 分 析 、 系 统 各 部 分 元 器 件 的 选 取 等 。 最 后 ， 研 究 了 交 流 磁 光 调 制 大 角 度 检 测方 法 和 电 流 传 感 器 的 检 测 性 能 ； 主 要 包 括 基 于 频 谱 结 构 图 分 析 的 大 磁 光 调 制 角 检测 和 基 于 相 对 频 谱 分 量 幅 度 值 分 析 的 大 调 制 角 检 测 两 种 方 法 ， 从
3、而 可 以 利 用 相 关技 术 实 现 大 电 流 的 检 测 。 研 究 结 果 表 明 ， 基 于 频 谱 分 析 技 术 的 信 号 处 理 方 式 ， 电流 检 测 范 围 没 有 上 限 ， 同 时 可 以 消 除 光 吸 收 、 光 源 功 率 波 动 及 部 分 环 境 因 素 等 造成 的 误 差 ， 可 以 实 现 高 精 度 大 范 围 高 压 交 流 电 的 检 测 。随 着 国 家 智 能 电 网 的 改 造 和 建 设 ， 电 流 电 压 等 级 不 断 提 高 ， 该 技 术 将 具 有 较广 阔 的 应 用 前 景 。关 键 字 ： 法 拉 第 磁 光 效 应
4、； 安 培 环 路 定 理 ； 正 交 反 射 型 传 感 头 ； 磁 光 材 料ABSTRACTBased on Faraday effect, magneto-optical modulation studied based onhigh-voltage AC current sensors. First, the relevant principles of the subject forfurther research, including basic concepts of polarization, magneto-optical effect,ACmagneto-optical
5、modulation, and Ampere. Secondly, the design of the current sensorsystems, including system design and analysis, selected parts of the systemcomponents and so on. Finally, the study of AC modulation large angle opticaldetection method and the detection performance of the current sensor; mainly on al
6、argespectralstructureofthemagneto-opticalmodulationangulardetectionandbasedontherelativevalues ofthespectralcomponentsofalargeamplitudemodulationangle detecting two methods, which can make use of relevant technology to achievehigh current testing. The results show that, based on spectral analysis of
7、 signalprocessingtechniques, thecurrent detection range isnoupper limit,andcan eliminatethe light absorption, light source power fluctuations and some errors caused byenvironmental factors, can achieve high-precision detection of a wide range ofhigh-voltagealternatingcurrent.With the national recons
8、truction and construction of smart grid, the current voltagelevelcontinuestoimprove,thetechnologywillhavebroaderapplicationprospects.K ey words: Faraday effect; Ampere; orthogonal reflection type sensor head;magneto-opticalmaterials目 录第 一 章 绪 论 .11.1课 题 研 究 背 景 .11.2课 题 发 展 现 状 .1第 二 章 磁 光 电 流 传 感 器
9、 理 论 基 础 .62.1光 的 偏 振 .62.2磁 光 效 应 .72.3交 流 磁 光 调 制 .92.4安 培 环 路 定 理 .10第 三 章 电 流 传 感 器 系 统 设 计 .113.1 系 统 的 设 计 与 分 析 .113.2传 感 器 系 统 各 部 分 元 器 件 的 选 取 .153.3磁 光 材 料 的 选 取 .173.4总 结 .18第 四 章 电 流 传 感 器 检 测 技 术 分 析 .194.1大 磁 光 调 制 角 检 测 技 术 .194.2 电 流 检 测 分 析 .234.3 总 结 .25结 束 语 .26致 谢 .27参 考 文 献 .28
10、南 京 邮 电 大 学 通 达 学 院 2013届 本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）1第 一 章 绪 论1.1 课 题 研 究 背 景总 览 电 力 行 业 百 年 的 发 展 历 史 进 程 ， 电 流 传 感 器 在 电 力 测 量 保 护 、 控 制 、 监控 等 方 面 发 挥 了 重 要 的 作 用 ， 以 确 保 电 源 系 统 的 的 安 全 性 和 可 靠 运 行 ， 并 取 得 了显 著 的 成 效 。在 中 国 ， 随 着 国 家 经 济 的 大 规 模 快 速 发 展 ， 在 过 去 二 十 年 ， 对 电 力 的 需 求 急 剧增 加 ， 电 力 系 统 的 传
