近年来,光纤布喇格光栅(FBG)作为新型传感器被越来越广泛的应用到实际工程中。FBG 仅在栅区内对应变及温度敏感,能够有效的防止对物理量的交叉敏感。超磁致伸缩材料(GMM)具有伸缩系数大,响应速度快等优点,广泛地应用于换能和驱动。基于GMM 磁致伸缩系数大、FBG 传感可靠等优点,将GMM 与FBG组合作为传感器进行电流测量,是目前电流传感领域的研究热点。
光纤光栅传感的基本原理是: 当温度不变时,光纤光栅发生轴向应变,其布喇格波长λB随应变ε 的变化关系为:
如果把光纤光栅与磁致伸缩材料较好的结合,则可以利用电流产生的磁场对磁致伸缩材料产生作用,进一步调制光纤光栅,通过布喇格波长的偏移量来求要测量的电流。光纤光栅电流传感器的基本原理图如图所示。系统主要由ASE 宽带光源、耦合器、电磁系统、GMM-FBG 传感器、粗波分复用器(CWDM)和光电转换器组成。ASE 宽带光源发出的光经过耦合器到达GMM-FBG 传感器, 被FBG 反射后通过CWDM 转变为光强信号,进入光电转换器转换为电信号,再由信号处理系统对数据进行处理。
光纤光栅型电流传感器存在两方面的问题: 一是输出响应是非线性的;二是材料的磁滞特性对系统的影响。而且由于光纤光栅对温度的响应特性,避免温度对其影响也是需要解决的问题之一。