将表1中的电流值作为横坐标,电压值作为纵坐标绘制成曲线,如图5所示。可以看出,电压与电流是近似成正比的。
从图5的数据可看到在100~3 000 A范围内,系统具有良好的线性度。
3.2 用脉冲电流测实验
由于一般测试机构中很少测试上万安的交流电,图6和图7是在某测试院中用脉冲电流实验时在示波器上显示的波形图,上面曲线是通过光纤电流传感器得到的波形,图中曲线是通过电流互感器得到的波形。
图6是用B=45°、峰值为32 kA的脉冲电流实验得到的图像。从图中可看出光纤电流传感器在10 kA左右的波形突然向下凹陷。经检验是所测电流超过其最大测量范围所致,即出现饱和失真。
图7是B=80°、峰值为32 kA的脉冲电流实验得到的图像。在图中,用光纤电流传感器测得的电流波形曲线没有失真,并且与用电流互感器测得的波形线较好的吻合,说明32 kA的电流在其动态范围之中,并且响应时间小于10μs。
综合上述实验,系统在小电流测试时具有较好的线性度和稳定性。在大电流测试中,第一次测试出现了饱和失真,第二次用增大角B的方法解决了失真的问题,并且动态范围较大,响应时间短。其实.由式(4)还可看出,通过增大verdet常数v,或磁光晶体长度L还可以使测量范围变得更大,但这就需要重新定制、加工磁光晶体,使成本更高和制作时间更长。故第一次出现饱和失真后选择了增大角B的方法。
4 结 语
在此用磁光晶体作材料,以法拉第旋光效应为原理设计和制作了光纤电流传感器的传感头,并用所设计的传感头搭建了实验系统和进行大电流的检测实验。实验结果表明,该设计的传感器在高电压下能较准确实现32 kA电流的测量。而且该器件结构简单、使用方便、响应时间短,具有较好的实用价值。