Światłowodowy czujnik polarymetryczny do pomiaru prądu

W pracy przedstawiono światłowodowy czujnik polarymetryczny wykorzystujący efekt Faradaya zmieniający płaszczyznę polaryzacji światła liniowo spolaryzowanego pod wpływem oddziaływania płynacego prądu w przewodniku. Zaprezentowano wyniki analizy wpływu indukowanej dwójłomności w światłowodzie jednomodowym na podstawowe parametry opisujące polaryzacje na wyjściu czujnika prądu. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych proponowanego rozwiązania. Podano charakterystykę przetwarzania i czułość czujnika dla prądu elektrycznego o częstotliwości sieciowej, określono niepewność czujnika w zakresie wartości skutecznych prądu, która jest nie większa niż 2%. Czujnik ten zastosowano do pomiaru prądu sinusoidalnie zmiennego o amplitudach od 0 do 700 A i o częstotliwości 50 Hz.

In this paper a fiber-optic polarimetric current sensor using the Faraday effect changing the polarization plane of linear polarized light is presented. The analysis results of the impact of linear birefringence induced in a singlemode fiber on the basic parameters describing polarization at the current sensor output are described. For the analysis of the polarization state at the sensor output, the Jones matrices describing all the elements of the optical circuit were used. The sensor consists of an FSM633 He-Ne laser (of 633 nm wavelength) made by NewPort. The coil has 25 convolutions and diameter of 5 cm. The fiber optic was spun 15 times per meter (15 turns/m) to reject the linear birefringence which is induced as the result of flexing the fiber. The experimental investigations of the proposed solution were carried out on a measuring position specially constructed for this type of measurements in which alternating currents were generated by a short circuit transformer. The investigation results are given in the paper. The current was measured within the range from 0 to 700A. The characteristics of processing, the sensor sensitivity for the power frequency current and the sensor uncertainty within the range of efficient current values which is not higher than 2% are also presented in the paper.