【摘 要】
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磁光晶体磁场传感器具有体积小、精度高、绝缘性能好、抗电磁干扰以及可靠性高等优点,可应用于变压器漏磁检测。然而,变压器内部温度高且变化差异大的特性,会干扰温度敏感的磁光晶体对磁场的调制,需有效的方法实现温度补偿;同时应设计出小尺寸与强绝缘性能的传感器才可满足变压器内置磁场感知的需求。因此,本文设计出基于磁光晶体与光栅复合结构的磁场传感器,并研究了温度补偿方法,以满足技术需求,主要研究工作有:（1）根
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磁光晶体磁场传感器具有体积小、精度高、绝缘性能好、抗电磁干扰以及可靠性高等优点,可应用于变压器漏磁检测。然而,变压器内部温度高且变化差异大的特性,会干扰温度敏感的磁光晶体对磁场的调制,需有效的方法实现温度补偿;同时应设计出小尺寸与强绝缘性能的传感器才可满足变压器内置磁场感知的需求。因此,本文设计出基于磁光晶体与光栅复合结构的磁场传感器,并研究了温度补偿方法,以满足技术需求,主要研究工作有:（1）根据磁场及温度双参量感知基本原理,研究了基于磁光晶体与光栅复合的基本结构。根据法拉第磁场传感原理及法拉第磁致旋光角检测方法,选取双光路法应用于法拉第磁致旋光角的检测,分析了温度对法拉第传感效应的干扰。剖析了FBG反射光功率与温度的关系,通过仿真模拟了不同参数下FBG反射谱变化规律。提出将磁场传感单元与FBG相复合的方法实现磁场与温度的传感,分析了传感系统输出光强和磁场及温度的基本关系,设计出磁场与温度信号双参量复合解调的方法以及温度补偿磁场的方法。（2）设计了基于磁光晶体与光栅复合结构的磁场传感器及其测量系统,并实现了磁场与温度双参数传感的功能。提出了传感器及测量系统的总体框架,阐述了系统主要器件的功能以及选择依据,并设计了信号处理单元对信号进行采集和滤波;优化了传感器的各项参数,设计了磁场传感单元和FBG的总体复合封装方式,通过仿真验证了该封装方式下测温准确性;基于传感器解调原理,结合实际测量结果,推导出磁场和温度双参量解调以及温度补偿后磁场的基本表达式。（3）研究了基于磁光晶体与光栅复合结构的磁场传感器的传感性能、绝缘性能及其在变压器绕组漏磁测量上的应用。经测试,传感器能准确感知50m T内的磁场,灵敏度达0.015rad/m T,且非线性误差最大为1.84%,经滤波最小可检测磁感应强度为0.04m T的磁场,无明显的迟滞现象,能精确测量工频交流信号且跟随性能良好,并验证了温度补偿的准确性;验证了传感器的绝缘特性,经多次击穿后传感器仍能准确测取信号,且内部无局部放电现象;将传感器运用于实际变压器漏磁的感知,能准确反映传感器绕组周围的实时漏磁信号,验证了测量变压器绕组漏磁的可行性。
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