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[1]张伟超,来永宝,赵洪,等. GMM- FBG 光纤电流传感器结构优化及温补模型[J].电机与控制学报,2019,23(06):104-111.[doi:10.15938/j.emc.2019.06.012]
 ZHANG Wei-chao,LAI Yong-bao,ZHAO Hong,et al. Structural optimization and temperature characteristic analysis of GMM-FBG fiber current sensor[J].,2019,23(06):104-111.[doi:10.15938/j.emc.2019.06.012]
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 GMM- FBG 光纤电流传感器结构优化及温补模型
(PDF)
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《电机与控制学报》[ISSN:1007-449X/CN:23-1 408/TM]

卷:
23
期数:
2019年06
页码:
104-111
栏目:
出版日期:
2019-06-15

文章信息/Info

Title:
 Structural optimization and temperature characteristic analysis of GMM-FBG fiber current sensor
作者:
 张伟超12 来永宝1 赵洪1 张立永2 施云波1
 ( 1. 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,哈尔滨150080; 2. 富通集团有限公司技术研究院,杭州311400)
Author(s):
 ZHANG Wei-chao12 LAI Yong-bao1 ZHAO Hong1 ZHANG Li-yong2 SHI Yun-bo1
 ( 1. School of Electrical and Electronic Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China;2. Futong Group Co. ,Ltd,Hangzhou 311400,China)
关键词:
 光纤传感 电流传感器 温度特性 校正函数 灵敏度分析
Keywords:
 optical fiber sensor fiber current sensor temperature characteristic correction functionsensitivity analysis
分类号:
TN 253
DOI:
10.15938/j.emc.2019.06.012
文献标志码:
A
摘要:
为解决FBG 中心波长和GMM 磁致伸缩系数温度敏感而影响GMM-FBG 光纤电流传感器交流响应灵敏度和准确度的问题,提出在GMM-FBG 传感模型中引入温度参数校准电流输出值的
方法。依据法拉第电磁理论,采用有限元分析方法设计提高GMM 磁耦率和均化磁场分布的磁路结构。构建波长解调系统实验平台,测试温度在20 ~ 70 ℃范围传感器不同电流对应的波长响应幅值,实验研究表明: GMM-FBG 电流传感器灵敏度随温度升高而下降,且与被测电流值大小正相关。在分析传感器温度响应特性基础上,利用数学拟合方法建立了具有温度补偿系数的GMM-FBG 电流传感数学模型,且将该模型用于40 ℃时60 A 电流检测实验,电流检测准确度提高了4. 8%。
Abstract:
 To solve the problem that the sensitivity and accuracy of GMM-FBG current sensor are affected by temperature influencing center wavelength of FBG and magnetostriction coefficient of GMM,the GMMFBG sensing model with temperature parameter is presented to calibrate current values. According to Faraday electromagnetic theory,the magnetic structure was designed to increase the magnetic coupling efficiency and homogenize magnetic distribution using finite element method ( FEM) . Then,the experimental platform was constructed by using the wavelength demodulation system. At the temperature of 20 to 70 degrees Celsius,wavelength response amplitudes of the sensor were tested under different current values.The experimental results show that the sensitivity of GMM-FBG current sensor decreases with the increase
of temperature,and it is positively correlated to the target current. Analyzing the law of sensor response versus temperature,a GMM-FBG sensing mathematical model with temperature compensation coefficient was established based on mathematical fitting method. Then,according to the model,the current detecting accuracy is increased by 4. 8% during measuring 60 A current at the temperature of 40 ℃.

参考文献/References:

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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期: 2018 - 11 - 19
基金项目: 国家自然科学基金( 51607049) ; 黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才培养计划项目( UNPYSCT - 2016160) ; 黑龙江省普通高
校基本科研业务费专项资金资助( LGYC2018JC029)
作者简介: 张伟超( 1984—) ,男,博士,讲师,研究方向为电力设备绝缘监测及光纤传感技术;
来永宝( 1993—) ,男,硕士,研究方向为光纤传感及高压绝缘测试等方面的研究;
赵洪( 1955—) ,男,教授,博士生导师,研究方向为聚合物绝缘检测及相关测试技术;
张立永( 1976—) ,男,博士,教授级高工,研究方向为光纤预制棒和相关制造技术;
施云波( 1966—) ,男,教授,博士生导师,研究方向为MEMS 传感器及微纳系统。
通信作者: 赵洪
更新日期/Last Update: 2019-10-12