Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы измерения механических величин

Диссертационная работа:

Тараканов Сергей Александрович. Новый интерферометрический метод измерения электрического тока : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.01 / Тараканов Сергей Александрович; [Место защиты: С.-Петерб. гос. ун-т информац. технологий, механики и оптики].- Санкт-Петербург, 2010.- 134 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2378

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы

Эффективное энергопотребление является одним из основных направлений развития современной техники. Актуальность этого направления деятельности человечества вызвало большой интерес к прецизионным методам и приборам для измерений основных параметров электрических генерирующих, транспортирующих и распределяющих устройств.

Одним из таких параметров является величина протекающего через устройства электрического тока Основным недостатком используемых сейчас систем измерения тока являются характеристики первичных преобразователей - высоковольтных трансформаторов тока Они требуют трудоемкого регулярного обслуживания, их погрешность зависит от режима нагрузки и имеет свойство накопления дополнительной погрешности, пригодны они только для измерения переменного тока. Также для анализа сигналов с первичных преобразователей используются электросчетчики, показания которых сильно зависят от качества электроэнергии. В качестве замены первичного преобразователя, можно рассмотреть распространившиеся в последнее время датчики на основе эффекта Холла, которые позволяют измерять постоянный ток и имеют большую точность, чем трансформаторы тока. Но общим недостатком шмерителъных трансформаторов и датчиков Холла является наличие эффекта насыщения, сильно ограничивающего диапазон измеряемых токов.

В настоящее время благодаря развитию волоконно-оптических технологий появились волоконные измерители тока Они объединяют многие достоинства измерительных трансформаторов и датчиков на основе эффекта Холла, не имея в то же время присущих им недостатков. Волоконно-оптические датчики тока (ВОДТ) позволяют получать сигнал о силе переменного и постоянного тока вне зависимости от качества электроэнергии, обладают большой точностью, малыми массогабаритными показателями, чувствительная часть их полностью электроизолирована, они не требуют регулярного обслуживания, а некоторые модификации обеспечивают возможность установки без разрыва контролируемого проводника с током.

Цели и задачи диссертации

Целью работы является создание интерференционного метода измерения силы электрического тока с точностью не хуже 0.1% и динамическим диапазоном не хуже 10s на основе волоконно-оптических технологий. В качестве задач диссертации можно выделить разработку концепции измерителя, поиск путей создания и исследование составных элементов датчика, исследование макета прибора.

Научная новизна

предложен новый интерференционный метод измерения электрического тока с использованием двух обратных связей, который позволяет работать волоконному интерферометру в точке с максимальной чувствительностью при большом диапазоне измеряемых токов, обеспечивает линейность выходного сигнала и контроль работы модулятора двулучепреломлекия;

предложена и экспериментально подтверждена новая методика изготовления волоконного фазового элемента, преобразующего свет с линейной поляризацией в свет с циркулярной поляризацией, обеспечивающая точность изготовления за счет контроля вносимой элементом разности фаз в процессе изготовления;

экспериментально обосновано применение эрбиевого суперлюминесцентного волоконно-оптического источника с низкой степенью поляризации излучения, который позволяет исключить из конфигурации интерферометра по схеме с обратным отражением А волоконный деполяризатор, уменьшая при этом количество соединений оптического ч

волокна и увеличивая, таким образом, точность измерений;

предложен и исследован интегрально-оптический модулятор на основе волновода в кристалле ниобата лития для модуляции разности фаз ортогонально поляризованных волн, который позволяет управлять разностью фаз сигналом сложной формы и уменьшить длину волоконной линии задержки.

предложена и экспериментально подтверждена оригинальная методика компенсации чувствительности кольцевого контура из двулучепреломляющего волокна, намотанного на катушку, к однородному магнитному полю, приложешюму в плоскости, перпендикулярной оси катушки.

Объект исследования

Объектом исследования является волоконно-оптический интерферометр, содержащий источник и приемник излучения, волокна с сохранением линейной и циркулярной поляризации, разветвитель, поляризатор, модулятор двулучепреломления, фазовый элемент и зеркало.

Достоверность научных положений

Результаты исследования компьютерной модели и предложенных методик согласуются с практическими результатами.

Научные положения, выносимые на защиту

концепция построения интерференционного измерителя электрического тока с двумя обратными связями;

методика создания волоконного фазового элемента;

применение эрбиевого суперлюминесцентного волоконно-оптического источника с низкой степенью поляризации излучения, позволяющего исключить из схемы измерения волоконный деполяризатор;

применение модулятора двулучепреломления на основе волновода в кристалле ниобата лития, позволяющего в схеме измерения управлять разностью фаз двух волн сигналом сложной формы и уменьшить длину линии задержки;

методика компенсации чувствительности кольцевого контура из двулучепреломляющего волокна к магнитному полю, приложенному в перпендикулярной оси катушки плоскости.

Практическая ценность результатов

Заключается в решении важных производственных и технологических задач, которые возникают при измерении силы электрического тока в производстве, транспортировке и распределении электроэнергии, а также в других областях, в которых необходимо измерение больших токов.

Область применения результатов

Измерение электрического тока в электроэнергетике, при выплавке металлов электрическим током и электролизе, в исследовательской деятельности.

Список публикаций

По материалам диссертационной работы имеется 6 публикаций, из которых 3 в журналах из перечня ВАК и I приоритетная справка заявки на Патент РФ.

Апробация и внедрение результатов

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XXXVII, XXXVIII и XXXIX научных и учебно-методических конференциях СПОТУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2008, 2009, 2010), на XI конференции молодых ученых "Навигация и

управление движением" (Санкт-Петербург, 2009) и на V, VI и VII Всероссийских межвузовских конференциях молодых ученых (Санкт-Петербург, 2008, 2009,2010).

На основании конкурса грантов комитета по науке и высшей школе правительства Санкт-Петербурга для студентов, аспирантов, молодых ученых и молодых кандидатов наук 2008 г. получен грант по теме «Разработка волоконно-оптического датчика тока». На основании конкурсного отбора работ молодых ученых по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» в течение года проводится НИОКР по теме «Разработка волоконно-оптического датчика магнитного поля и тока».

На кафедре Физики и техники оптической связи ГОУ ВПО Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики создан рабочий макет волоконно-оптического измерителя тока с двумя обратными связями.

В результате проведенного исследования на волоконно-оптический измеритель тока с применением двух обратных связей подана заявка на патент.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста с рисунками и таблицами, библиография включает 60 наименований.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net