基于optisystem的全光纤电流传感器系统设计和仿真

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全光纤电流传感器由于信号传输速度快,抗电磁干扰,测高电压能力强,体积小等独有的许多优势而广受期待,在电力,消防,军事,智能等多领域都具有极大的应用前景。经过几十年的持续研究和发展已经取得了许多成果,部分产品也已经被投入运行,取得了一定的效果,然而作为一种较新型的传感器,距离大规模的应用仍然还有很远的路要走,在系统稳定性,精度,偏振光在介质中传感所出现的线性双折射,温度干扰,实验成本较高等问题上仍待解决,这也预示着全光纤电流传感器拥有极大的发展前景与研究价值。线性双折射是系统的主要误差源,主要原因在于光纤中传输的线偏振光两正交偏振模式产生相位差,变成圆偏振光或者椭圆偏振光,降低系统灵敏度,甚至灵敏度为零,造成误差。本文第三章对该问题进行了重点研究,探讨其形成原因,利用公式推导出线性双折射产生的相位差。并运用matlab软件计算,仿真出法拉第效应偏转角与左右旋圆偏振光相位差的关系,为第五章基于圆双折射所搭建的仿真系统奠定了基础。本文第四章对整个全光纤电流系统中光路和信号处理部分的关键部分进行了分析研究。光路部分主要对光源,光纤起偏器,光电探测器进行了介绍,信号处理主要集中在前置放大电路,低通滤波电路,模数转换电路方面进行了设计与分析,应用protel软件绘制了电路图。第五章基于法拉第效应的本质圆双折射原理,运用Optisystem软件搭建了整体的仿真系统。首先仿真了选取光源和波片将线偏振光转为圆偏振光的光路系统,得到了光源的初始光强和和波长值,验证了半波片将线偏振光转换为圆偏振光,为后续的整体仿真系统提供了理论和数据支持。然后对整体全光纤电流系统进行搭建和仿真,采用正弦波相位调制和三角波相位调制,得到的输出光强信号和调制信号相吻合,进行仿真验证可以有效降低工程成本,节约时间。最后对系统中存在的电路噪声以及偏振误差进行了研究。
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