引用本文:
张浩,李永倩,苑宝义,等. 基于磁流体的光学电流传感器的温度特性研究[J]. 光通信技术,2019,43(11):1-4.
张 浩1,李永倩1,苑宝义2,杨 志1,程方圆1,苑 泽2
(1.华北电力大学 电气与电子工程学院,河北 保定 071003;2. 河北荣毅通信有限公司 光电网研究院,河北 保定 071000)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对磁流体电流传感器同时受磁场和温度影响的特点,研究了基于磁流体的光学电流传感器,并搭建了测试传感器温度特性的实验系统。结果表明:在26 ℃~74 ℃范围内,由于磁流体热透镜效应引起的温度梯度和恒温水浴温度升高引起磁性纳米颗粒的布朗运动增强,所以随恒温水浴的温度升高,基于磁流体的光学电流传感器的透射率减小。
关键词:温度;磁流体;电流传感器;光透射特性;透射率
中图分类号:TN818 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)11-0001-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.11.001
0 引言
磁流体是一种磁性功能材料,由磁性纳米颗粒、载液和活性剂等组成,既具有液体的流动性又具有固体材料的磁性,吸引了学者的广泛关注。磁流体的光学特性主要包括磁致折射率可调、磁光效应和热透镜效应等。科研人员利用磁流体的光学特性研究了多种类型的传感器,用于折射率[1]、磁场[2-6]、温度[7-8]、应变[9]和生物DNA[10]等物理量的测量。
在电力系统的电流测量应用中,光学电流传感器同时受磁场和温度的作用,由于磁流体对磁场和温度均是敏感的,所以需要研究磁流体电流传感器的温度特性。在磁流体的温度特性研究方面,YUSUF S Y等人[11]研究了温度对磁流体的透射率和磁性纳米颗粒的法拉第旋转的影响,二者均在T<225 K范围内随温度的升高而增大,而在T>255 K范围内随温度的升高而减小。YANG S Y等人[12]研究了温度对垂直磁场下磁流体薄膜的结构形成的影响,结果表明:需要较强的磁场使磁性纳米颗粒在较高的温度下聚集;当温度升高时,需要更强的磁场以使磁性颗粒有序排列。李尧丞等人[13] 在理论研究及数值模拟方面,对长周期光纤光栅的磁流体磁场传感方案的温度特性进行了研究。此外,科研人员在对磁流体温度特性研究的基础上进行了传感器的温度补偿研究[14-17],或者如何实现温度及磁场的同时测量[18]。
本文针对磁流体电流传感器同时受磁场和温度影响的特点,研究仅受温度而不受磁场影响情况下的光学电流传感器的温度特性。
5 结束语
基于磁流体的光学电流传感器同时受磁场和温度影响,所以在利用传感器进行电流测量时需考虑温度的影响。本文的研究表明:当光学电流传感器仅受温度影响而无外加磁场时,透射率随温度的升高而降低,尤其是在较高温度范围内。光学电流传感器温度特性的研究为消除温度影响或实现电流及温度的同时测量奠定了基础。在研究传感器温度特性的基础上,需进一步研究在施加磁场后传感器的光透射特性随磁场和温度的变化情况,这对电流传感器的应用具有重要意义。