Abstract

Due to the development of automation and control systems, methods and devices for measuring of electric current large values are of great interest. The aim of the work was to develop a schematic diagram of a distributed current strength sensor based on the Brillouin optical frequency domain analysis; to create a mathematical model of the sensor to demonstrate its work and to calculate the basic parameters of the sensor. To provide the measurement optical fiber with conductive coating is used. Between the current bus, where current is measured, and conductive coating the Ampere force arises. Strain occurs in optical fiber due to this force. Stimulated Brillouin scattering has the strain dependent characteristic frequency. Shift of the characteristic frequency allows to measure current in the bus. To measure the characteristic frequency and the location of its shift Brillouin optical frequency domain analysis is used.The mathematical model of sensor operation based on tree-wave model of stimulated Brillouin scattering is demonstrated. This model allows calculating intensity of optical signal in the fiber in dependence of characteristic frequency shift. Brillouin optical frequency domain analysis uses inverse Fourier transform to obtain pulse response.A schematic diagram of a distributed current sensor based on the method of Brillouin optical frequency domain analysis is presented. An a priori estimate of parameters of the measuring system was carried out on the basis of the mathematical model of stimulated Brillouing scattering in an optical fiber. The spatial resolution of the sensor when determining the length and location of fiber sections was 0.06 m. The resolution of the sensor was 0.22 kA, the maximum value of the current strength was 25 kA. Dependence of the sensor operation at different powers of the laser used was investigated. The refractive index change influence on the result of measurements was estimated.

Highlights

  • Devices and Methods of MeasurementsМоделирование распределенного измерителя силы тока на основе деформации оптического волокна

  • При создании таких сенсоров используется свойство изменения характеристической частоты вынужденного рассеяния при изменении температуры и деформации волокна

  • A loop all-fiber current sensor based on single-polarization single-mode couplers // H

Read more

Summary

Devices and Methods of Measurements

Моделирование распределенного измерителя силы тока на основе деформации оптического волокна. Целью работы являлась разработка принципиальной схемы распределенного сенсора силы тока на основе анализа частотных характеристик рассеяния. Мандельштама–Бриллюэна; cоздание математической модели сенсора для демонстрации его работы и рассчет его основных параметров. Силу тока в которой необходимо измерить, и токопроводящим покрытием возникает сила Ампера, которая в свою очередь приводит к появлению деформации волокна. Изменение значения этой частоты позволяет измерить значение силы тока в токовой шине. Для регистрации изменения частоты и фиксации местоположения возмущения использовался метод анализа частотных характеристик рассеяния Мандельштама–. Приведена математическая модель работы сенсора на основе трехволновой модели вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна. Представлена принципиальная схема распределенного сенсора силы тока на основе метода анализа частотных характеристик рассеяния Мандельштама–Бриллюэна. Для цитирования: Моделирование распределенного измерителя силы тока на основе деформации оптического волокна. 2019, vol 10, no. 3, рр. 243–252 (in Russian)

Принцип работы сенсора
SPR on pump radiation power PP and probe radiation power PS
Список использованных источников
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call