0806001‐1第52卷第8期2023年8月Vol.52No.8August2023光子学报ACTAPHOTONICASINICA磁光型光纤电流传感器中的磁畴效应及非线性响应研究梁志状，韩群，唐语良，张腾，程振洲（天津大学精密仪器与光电子工程学院光电技术与光纤传感实验室，天津300000）摘要：限制磁光晶体型光纤电流传感器实用化的主要因素为磁光响应的非线性问题。其中包括维尔德系数随温度变化导致的磁场与温度交叉串扰问题。为进一步提高传感器精度，对磁光晶体非线性响应的来源进行了理论和实验研究。研究结果表明，在恒温条件下，磁光响应符合磁畴衍射模型，通过理论推导证明了非线性误差与磁光晶体的衍射无关，而与两路光电探测器的电压转换系数失配和起偏器与偏振分束器光轴夹角的装配误差有关。采用二次多项式拟合可以有效减小解调误差，提高传感器的精度。本文对高精度磁光型光纤电流传感器的研究及其实用化具有重要意义。关键词：光纤传感；光纤电流传感器；磁光晶体；磁畴效应；非线性补偿中图分类号：O438文献标识码：Adoi：10.3788/gzxb20235208.08060010引言近年来，随着风/光发电等分布式电力系统的快速发展［1］和高压输配电系统电压等级的不断提高，传统的电磁式互感器逐渐暴露出许多根本性的不足，如成本高、绝缘性能差、易发生磁饱和［2］、稳定性差［3］等。磁光晶体型光纤电流传感器（FiberOpticalCurrentSensor，FOCS）具有尺寸小、动态响应宽［4］、绝缘性能好、灵敏度高，以及便于与光纤通讯系统集成实现远距离传感等优点［5-6］，在分布式电力监控和智能电网建设中具有重要的应用价值［7-8］。目前限制该类型光纤电流传感器广泛应用的主要障碍是磁光响应的非线性所带来的测量误差问题［7］。研究磁光晶体的非线性响应的机理和补偿方法，对提高传感器精度，实现其实用化具有重要意义。磁光晶体的维尔德系数会随外界温度发生变化［9］，导致磁场与温度交叉串扰，这是影响传感器精度的最主要因素［10］，也是近年来的研究热点［11］。为解决该问题，HANJiahui等［12］利用维尔德系数对波长的依赖性，提出一种双波长解调方法，并得到了较好的补偿效果。但该方案需要两个波长的光源，增加了系统的复杂程度。WANGHongyuan等［13］通过推导维尔德系数与温度的关系式，得到了一个拟合度达到0.9985的补偿模型。测得环境温度后，可通过该模型计算维尔德系数。MIHAILOVICPM等［14］利用磁光晶体的材料特性，通过测量晶体旋光性的温度系数来同时解调外界温度与电流。该方...
