OFDR磁致伸缩分布式光纤电流传感器:新型技术解析

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"这篇研究论文探讨了一种基于磁致伸缩效应的分布式光纤电流传感器,该传感器利用光频域反射计(OFDR)中的瑞利背向散射光谱(RBS)频移来实现电流测量。" 在OFDR(光学频域反射计)技术中,磁致伸缩是一种关键的物理现象,它涉及到某些材料在磁场作用下尺寸的变化。在本文提出的分布式光纤电流传感器中,这种效应被巧妙地利用,以监测电力线中的电流变化。具体来说,使用了Fe-Co-V合金薄片作为磁致伸缩传感材料,这些材料被粘附在63米的标准单模光纤(SMF)上。当电流通过电力线时,产生的磁场变化会使得Fe-Co-V薄膜产生应变,这种应变随后会被耦合到光纤上。 RBS(瑞利背向散射光谱)是光纤中的一种常见光学特性,当光脉冲沿光纤传播并反射回来时,其频率会因应变或温度变化而发生微小的偏移。通过精确测量这种频移,可以确定与之相关的磁场变化,进而推算出电力线中的电流变化。由于磁场变化与电流变化成正比,因此可以通过监测RBS频移来实时测量电流。 实验结果显示,该传感器能够测量电流范围从0到11.8A以及0到12.14A的两个不同位置,实现了分布式电流追踪。传感器表现出线性的RBS频移与电流变化之间的关系,这意味着其具有良好的线性度。在14厘米的传感空间分辨率下,最小可测量的电流变化仅为0.3A,显示出高灵敏度和精确度。 关键词:电流、磁致伸缩、光纤传感器、光频域反射计、瑞利背向散射、分布式测量。该研究对电力系统的监控、故障检测以及智能电网的发展具有重要意义,因为它提供了非侵入式、分布式和高精度的电流测量方法。