【摘 要】
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面对电力网高电压、大电流和智能化的发展趋势,电力网的安全可靠运行又面临新的挑战。近年来,一种通过测量输电线路周围磁场的变化来进行健康监测的传感器得到快速发展,而传
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面对电力网高电压、大电流和智能化的发展趋势,电力网的安全可靠运行又面临新的挑战。近年来,一种通过测量输电线路周围磁场的变化来进行健康监测的传感器得到快速发展,而传统的磁场测量仪器难以满足空间动态磁场的测量要求。本文在原有磁场测量理论研究的基础上,提出了一种基于超磁致伸缩材料(Giant magnetostrictive Material,简称GMM)的光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称FBG)传感器的三维磁场测量的方法,主要研究工作包括:综合分析了FBG和GMM的传感原理及其传输特性,建立了GMM-FBG磁场传感器的传感模型。针对GMM-FBG磁场传感器的磁滞非线性问题,提出了一种改进的Preisach磁滞模型。并采用非线性遗传算法对磁滞模型进行了参数辨识,提高了模型的预测精度。设计三维磁场GMM-FBG传感器,对三维GMM-FBG传感传感器的结构参数进行相应的设计与详细的计算;建立了GMM-FBG有限元分析模型,运用有限元分析法(Finite Element Analysis,FEA)对胶粘剂参数、封装形式、不同磁场对所建有限元模型的传感特性的影响进行了应力场分析,并进行相应参数的优化,提高了GMM-FBG传感器的测量精度。设计并搭建了传感系统实验平台的,对改进的Preisach模型进行了实验验证,实验及仿真结果表明该模型具有较好的预测性。并对三维传感探头的中心波长进行了标定,最后对GMM-FBG三维传感器进行误差分析与校正,建立了校正模型,采用改进的遗传算法对建立的校正模型进行参数辨识,仿真与实验结果验证了误差校正的正确性与高效性。
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