光纖直接雷電測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、雷電測(cè)量在雷電防護(hù)技術(shù)中至關(guān)重要，準(zhǔn)確獲知雷電流大小以及波形才能采取正確的雷電防護(hù)措施。雷電電流的測(cè)量分直接和間接兩種，直接測(cè)量的方法主要是利用安裝了各種儀器的設(shè)備塔對(duì)自然閃電進(jìn)行觀測(cè)，并獲得數(shù)據(jù)。間接估測(cè)法主要是利用近年來廣泛應(yīng)用的閃電定位系統(tǒng)，通過由閃電回?fù)舢a(chǎn)生的遠(yuǎn)端輻射場(chǎng)和閃電電流之間的關(guān)系來推導(dǎo)閃電電流。本文利用法拉第磁光效應(yīng)，采用新光纖傳感技術(shù)取代傳統(tǒng)CT式測(cè)量法，對(duì)雷電流的直接測(cè)量技術(shù)方案進(jìn)行研究。 論文首先詳細(xì)分析

2、了雷電流的特性，雷電流波頭長度多在1～5μs，平均為2.6μs，雷電流的波長平均約為50μs，幅值一般可達(dá)上百KA，特別對(duì)雷電流振幅的頻譜和能量的累積頻譜進(jìn)行分析，從而為確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、測(cè)量范圍、系統(tǒng)帶寬和響應(yīng)速度等性能指標(biāo)提供理論依據(jù)。 本文詳細(xì)介紹了光學(xué)電流傳感器(OCS)的基本原理，結(jié)合直擊雷電流的特性，設(shè)計(jì)了一套可用于實(shí)時(shí)測(cè)量雷電直擊電流的裝置。在分析系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，包括傳感光路、太陽能供電方案、

3、后續(xù)信號(hào)處理等。重點(diǎn)對(duì)傳感光路部分進(jìn)行分析，經(jīng)過多種方案比較，選用反射干涉型光纖傳感頭方案，將Faraday相移大小轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮嫘盘?hào)進(jìn)行檢測(cè)，采用互易反射式結(jié)構(gòu)，使干涉光在一根光纖中傳播，前后以不同的順序經(jīng)歷相同的光路，可極大克服如壓力、振動(dòng)等互易干擾，使被測(cè)值法拉第相移(非互易效應(yīng))的測(cè)量精度提高四倍。利用瓊斯矩陣，建立了系統(tǒng)模型，對(duì)模型中各種參量對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響進(jìn)行了仿真分析，從理論上得到了反映影響規(guī)律的曲線和典型尺度因子誤差影響規(guī)