光电流传感器NXCT的原理如何?
光电流传感器NXCT是利用磁光效应中的法拉第效应即反映偏振光状态与磁场关系的原理,也就是当一束直线偏振光穿过透明光介质时,若在沿光波传播方向加一外磁场,则其偏振面将发生偏移,如图8-17所示。
根据法拉第效应,其偏转角θ为
式中V——维而德(Verdet)常数,由介质和光波的波长决定,表征介质的磁光特性,它与磁光材料的种类、入射光波长、环境温度有关,是材料、温度和波长的函数;
H——磁场强度;
L——光路径长度。
如此将单模光纤在输电线上绕一定的匝数,就能利用光纤本身的磁光性能构成电流(磁
场)传感器,如图8-18所示。
当一次电流i1(t)流过电流线圈时,在其周围产生磁场强度H和i1(t)成正比的磁场,
此时通过磁光晶体的线偏振光在磁场H的作用下将发生偏转,并产生与磁场强度成正比的偏转角θ,根据法拉第(Faraday)效应,其偏转角θ为
式中N——单模光纤缠绕的匝数。
由此可知,若用检偏镜等组成光学系统来测量……磁场强度进而得出电流的大小。
实际应用中,由于目前尚无精确测量线偏振光偏转角的检测装置,因此通常是将线偏振光旋转角的变化转变为光强度P的变化,通过测量输出光强度来反映一次电流i1(t)的大小。如将透光轴的夹角设定为45°,则输出线偏振光的强度P可表达为
式中P0——输入线偏振光的强度;
P——输出线偏振光的强度;
V——磁光晶体维尔德常数;
N——一次线圈匝数;
i1(t)——一次电流。
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