1 海军工程大学电气工程学院，湖北 武汉 430033
2 92853部队四分队，辽宁 葫芦岛 125106
提升数据处理能力是实现光纤电流传感器（FOCS）在微弱电流检测领域中应用的重要支撑。针对独立成分分析（ICA）算法对信源数量的要求和变分模态分解（VMD）对冲击噪声处理能力不足的问题，采用优化参数的变分模态分解与独立成分分析联合算法（OVMD-ICA算法），提升微弱电流检测能力。首先，在分析全光纤电流传感器输出信号的特征和噪声特性的基础上，以能量谱熵为目标函数，采用捕食者算法（HPO算法）获取模态参数K和二次惩罚因子α，完成变分模态分解。然后，通过设置相关系数阈值，对各模态函数分类并构建虚拟通道，以满足ICA对信源数量的要求，并采用FastICA算法实现盲源分离。最后，通过对比实验确定了该方法的有效性，发现采用所提方法能够实现3 mA微弱电流的识别检测。
信号处理 全光纤电流传感器 微弱电流测量 变分模态分解 独立成分分析 捕食者算法
1 上海大学 通信与信息工程学院, 上海 200444
2 国网江西省电力有限公司 信息通信分公司, 南昌330000
随着智能电网技术的发展, 电流参数的监测需求日益提升。提出了一种基于磁致伸缩效应的光纤布喇格光栅(FBG)电流传感器, 将FBG全部固定于磁致伸缩材料上, 使其感知通电螺线管所产生的磁场来实现电流传感。监测FBG的波长变化可知, FBG电流传感器在0~5 A电流范围最大实现了0.773 nm的布喇格波长漂移量, 传感灵敏度高达0.184 nm/A。
磁致伸缩效应 光纤电流传感器 光纤布喇格光栅 magnetostrictive effect, fiber current sensor, fib
哈尔滨理工大学 应用科学学院，黑龙江 哈尔滨 150080
基于超磁致伸缩材料，提出了一种传感光纤光栅(S-FBG)和参考光纤光栅(A-FBG)相结合的温度自动补偿全光纤交流电流传感器。此传感器将传感光纤光栅和参考光纤光栅级联呈"十字形"后粘贴在超磁致伸缩材料上，然后将其置于聚磁回路狭缝内; 同时控制传感光纤光栅的径向与磁场方向相同，而参考光纤光栅的径向与磁场方向相反。最后，将S-FBG的中心波长置于A-FBG反射谱的边带上，通过检测两光纤光栅级联反射光强的变化实现了电流测量及温度自动补偿。选用3 dB谱宽分别为0.23 nm和0.08 nm的A-FBG和S-FBG进行了实验测试，结果表明: 有效安匝电流为1.0~138.2 A时，该传感器可实现线性测量，线性度为0.996 3，测量灵敏度为16.0 mV/A，最小可测有效安匝电流为1.0 A。
光纤电流传感器 光纤布拉格光栅 超磁致伸缩材料 温度补偿 optical fiber current sensor Fiber Bragg Grating(FBG) Giant Magnetostrictive Material(GMM) temperature compensation 光学 精密工程
2016, 24(10): 2377
1 泉州师范学院应用科技学院, 福建 泉州 362000
2 华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
提出一种复合结构微机电系统（MEMS）磁扭转微镜光纤电流传感器，传感部分由磁扭转微镜和双光纤准直器组成。介绍了MEMS扭转微镜的结构及电流传感原理。对电流传感器模型进行分析，结果表明， 选择合适的准直器端面与微镜的距离，可以避免信号失真。利用归一化光强峰峰值作为交变电流来测量输出信号时，电流测量灵敏度随电流测量值的变化而变化，且被测电流的电流强度接近0时，测量灵敏度也接近0。因此采用归一化光强线性矫正信号处理方法，得到了很好的输出线性响应曲线，使电流测量灵敏度不受电流变化的影响。最后实验验证了理论分析和模拟仿真结果的正确性，实验测得的归一化光强线性矫正响应灵敏度约为0.034 /A。
信号处理 光纤电流传感器 微机电系统 磁扭转微镜 激光与光电子学进展
2016, 53(7): 070603
1 国网江西省电力公司赣州供电分公司, 江西 赣州 341000
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为实现输电线路上的电流监测,基于Faraday效应和Sagnac效应设计了一种全光纤电流传 感器(FOCS)。利用Y波导,创新性地利用锯齿波形进行信号调制。通过调节锯齿波信号斜率, 使在Sagnac环中反向传输的两路光在Y波导中干涉消光,准确推算出电流大小。对40～140 A范围内的 电流进行测量,并对实验数据进行线性模拟,相关系数达到0.9996, 结果表明实验数 据与实际电流具有良好的一致性。
纤维与波导光学 全光纤电流传感器 Faraday效应 Sagnac效应 锯齿波调制信号 fiber and waveguide optics full optical fiber current sensor Faraday effect Sagnac effect zigzag wave modulation signal
北京交通大学 理学院 光信息科学与技术研究所 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
为解决反射式全光纤电流传感器中引入全反射镜而产生的反射损耗及与光纤匹配困难等问题, 设计了一种利用非线性光环路镜作为反射元件的全光纤电流传感器, 推导出了光偏振态的斯托克斯矢量与电流的关系式, 提出了高速偏振态检测方法。在加载0～200A的50Hz工频交流电的条件下进行了实验, 测试结果与理论预测吻合, 显示出了较高的测量精确性, 证明了该传感结构与实验方案的可行性。
全光纤电流传感器 全反射镜 非线性光环路镜 光偏振态 斯托克斯矢量 高速偏振态检测 all-fiber current sensor total reflection mirror nonlinear optical loop mirror light polarization Stokes vector high-speed polarization detection
桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院, 桂林 541004
为了解决传感光纤的弯曲、扭转以及外界工作环境的变化导致全光纤电流传感器测量精度降低的问题, 提出了一种基于输出椭圆偏振光长轴斜率的全光纤电流传感器温度补偿方法。论证了椭圆偏振光长轴斜率能够反应输出椭圆偏振光的光椭率的大小, 利用TMS320F28335和对应算法求出斜率, 实验中使用输出椭圆偏振光长轴斜率对传感器进行修正并进行了实际测量。结果表明, 基于该修正方法的测量系统, 实现了在单次变温条件20℃~60℃内变化时测量结果偏差满足0.2s。这一结果对全光纤实用化研究是有帮助的。
激光技术 全光纤电流互感器 温度补偿 椭圆偏振光长轴斜率 laser technique all optical fiber current sensor temperature compensation the longer axis slope of elliptic polarized light
上海电力学院电子与信息工程学院, 上海 200090
对于全光纤电流传感器，如何进行温度补偿一直是国内外研究的难点和重点。进行合理的温度补偿也是将全光纤电流传感器推向实用的必要措施。先用实例和数据说明温度对全光纤电流传感器性能的影响，再在分析全光纤电流传感器结构和原理基础上，分别阐述了各因素受温度影响的机理并给出了最新的研究进展，最后从效果和实用化两方面分析了各种温度补偿方法的优劣，最终可以得出：单一控制某个因素对全光纤电流传感器性能的影响是不理想的，控制多个影响因子并在最终的输出端进行数据处理的方法能达到更理想的温度补偿效果，使全光纤电流传感器的输出更精确、更稳定。
光纤光学 全光纤电流传感器 温度补偿 精度 稳定性 激光与光电子学进展
2014, 51(12): 120005
1 福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室
2 福建省光子技术重点实验室, 福州 350007
3 福建江夏学院, 福州 350007
4 威海教育教学研究中心,山东 威海 264200
针对目前全光纤电流传感器中光信号检测环节多是采用双路光强分析偏振度这一现状, 提出将斯托克斯矢量法应用于光纤电流传感器信号偏振度的演变分析, 在近似条件下, 推导得到基于穆勒矩阵的光纤电流传感器简化传输矩阵.从琼斯矢量法和实验结果的比较可知, 斯托克斯矢量法与琼斯矢量法的模拟效果十分接近, 此外它还具有传输矩阵中不存在复数、容易简化为稀疏矩阵以及最终偏振度只需计算总传输矩阵的第2个对角元即可等运算优势.这些优势使得该方法不仅可以很好地进行理论分析, 还可以有效地简化分析过程和运算过程.
斯托克斯矢量法 全光纤电流传感器 穆勒矩阵 琼斯矩阵 偏振度 Stokes vector method Full-fiber current sensor Mueller matrix Jones matrix Degree of polarization
