● 摘要
准互易反射式光波导电压互感器的应用背景是电力系统中高压或特高压交流电压值的测量,基于Y切Z传的铌酸锂直波导的准互易反射式光波导电压互感器在常温下具有良好的测量线性度和较高分辨率,具有极好的发展前景和研究价值,然而其全温稳定性的暂时还很不理想,因此有必要对其全温稳定性进行进一步研究。论文从互感器的传感机理出发,分析互感器全温变比误差产生的原因,对各种可能的误差项进行分析和数学建模,同时,通过理论推导和实验相结合的手段对各误差项的大小进行量化分析,找出影响准互易反射式光波导电压互感器的主要因素并研究抑制主要误差项的方法。
一、本文从准互易反射式光波导电压互感器的传感机理出发探索系统变比的影响机理,首先分析系统中传感头的原理与设计及数字闭环相位检测方案的综合应用,分析系统实际搭建时与理想情况下存在的区别,特别是温度改变时传感头中哪些参数会受到影响;其次,本文以系统互易性为基点,探索该互感器中存在的非互易性问题并指出系统非互易的存在是导致系统温度稳定性差的一个重要因素;然后,在传感原理的基础上对系统最终采集到的信号进行分析,对这些信号的直流分量和交流分量进行划分并探索哪些因素会导致直流分量的改变,哪些因素会导致交流分量的改变;最后,考虑到系统在信号检测时检测的是干涉光强,文章又对光路的相干性进行了分析。
二、本文通过对准互易反射式光波导电压互感器变比影响机理的探索中发现:要研究互感器的全温温度特性的重点在于研究系统的偏振误差。于是本文对传感器中传感头内光路的各个传输环节进行剖析,对传感头中的法拉第旋光器、补偿光纤以及Y切Z传铌酸锂直波导的器件特性和系统搭建过程中存在的问题进行深入分析。本文之后研究各项因素对系统变比误差的影响,通过数学建模和系统仿真找出误差项的数值与变比误差之间的理论关系,并通过实验测试温度在-40摄氏度与+60摄氏度之间变化过程中这些参数变化的情况。
三、本文在实验测试过程中找到影响系统变比误差的主要因素为Y切Z传铌酸锂直波导的偏振串音受温度变化影响严重,继而对Y切Z传铌酸锂直波导的温度特性进行了重点分析和实验,探索了不同批次、不同制作工艺下Y切Z传铌酸锂直波导偏振串音的温度特性,并对Y切Z传铌酸锂直波导的应力敏感程度进行测试。
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